如圖，在三棱柱ABC-A1B1C1中，AA1C1C是邊長為4的正方形.平面ABC⊥平面AA1C1C，AB=3，BC=5.

（Ⅰ）求證：AA1⊥平面ABC；
（Ⅱ）求二面角A1-BC1-B1的余弦值；
（Ⅲ）證明：在線段BC1存在點D，使得AD⊥A1B，并求的值.
（Ⅰ）見解析（Ⅱ）（Ⅲ）
把平面與平面垂直轉(zhuǎn)化為直線和平面垂直.要證直線和平面垂直，依據(jù)相關(guān)判定定理轉(zhuǎn)化為證明直線和直線垂直.求二面角，往往利用“作——證——求”的思路完成，作二面角是常常利用直線和平面垂直.第（Ⅲ）題，求解有難度，可以空間向量完成.
（Ⅰ）因為為正方形，所以.
因為平面ABC⊥平面AA1C1C，，且平面ABC平面AA1C1C，
所以⊥平面ABC.
（Ⅱ）由（Ⅰ）知，⊥AC, ⊥AB.
由題意知，所以.
如圖，以A為原點建立空間直角坐標(biāo)系,則.
設(shè)平面的法向量為，則即
令，則，所以.
同理可得，平面的法向量為.
所以.
由題知二面角A1-BC1-B1為銳角，所以二面角A1-BC1-B1的余弦值為.

（Ⅲ）設(shè)是直線上的一點，且.
所以，解得，所以.
由，即，解得.
因為，所以在線段上存在點D，使得，此時.
【考點定位】本題考查了平面與平面垂直的性質(zhì)定理，直線和平面垂直的判定定理，考查了法向量、空間向量在立體幾何中的應(yīng)用和二面角的求法，考查了空間想象能力和推理論證能力.
練習(xí)冊系列答案
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②∥，∥，⇒∥；
③＝，∥，∥⇒∥；
④∥， ⇒∥.
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（2）求證：平面；
（3）求二面角的余弦值．

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（1）求證: ;
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科目：高中數(shù)學(xué) 來源：不詳 題型：單選題

平面和直線，給出條件：①；②；③；④；⑤.為使，應(yīng)選擇下面四個選項中的條件（   ）
A．①⑤B．①④C．②⑤D．③⑤

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