在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=AC=1,∠BAC=90°,且异面直线A1B与B1C1所成的角等于60°,设AA1=a. (1)求a的值; (2)求平面A1BC1与平面B1BC1所成的锐二面角的大小.

问题描述:

在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=AC=1,∠BAC=90°,且异面直线A1B与B1C1所成的角等于60°,设AA1=a.

(1)求a的值;
(2)求平面A1BC1与平面B1BC1所成的锐二面角的大小.

(1)∵BC∥B1C1,∴∠A1BC就是异面直线A1B与B1C1所成的角,
即∠A1BC=60°,(2分)
连接A1C,又AB=AC,则A1B=A1C∴△A1BC为等边三角形,(4分)
由AB=AC=1,∠BAC=90°⇒BC=

2

A1B=
2
1+a2
=
2
⇒a=1
;(6分)
(2)取A1B的中点E,连接B1E,过E作EF⊥BC1于F,
连接B1F,B1E⊥A1B,A1C1⊥B1E⇒B1E⊥平面A1BC1⇒B1E⊥BC1
又EF⊥BC1,所以BC1⊥平面B1EF,即B1F⊥BC1
所以∠B1FE就是平面A1BC1与平面B1BC1所成的锐二面角的平面角.(8分)
在△B1EF中,∠B1EF=90°,B1E=
2
2
B1F=
2
3
,∴sin∠B1FE=
B1E
B1F
=
3
2
⇒∠B1FE=60°,(10分)
因此平面A1BC1与平面B1BC1所成的锐二面角的大小为60°.