又CC1∥DD1∥OO1,所以OO1⊥AC,OO1⊥BD,
因为AC∩BD=O,所以O1O⊥底面ABCD.
(2)因为四棱柱的所有棱长都相等,所以四边形ABCD为菱形,AC⊥BD.又O1O⊥底面ABCD,所以OB,OC,OO1两两垂直.如图,以O为原点,OB,OC,OO1所在直线分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系.
设棱长为2,因为∠CBA=60°,所以OB=,OC=1,
所以O(0,0,0),B1(,0,2),C1(0,1,2),
平面BDD1B1的一个法向量为n=(0,1,0),
设平面OC1B1的法向量为m=(x,y,z),
则由m⊥\s\up7(―→(―→),m⊥\s\up7(―→(―→),所以
取z=-,则x=2,y=2,
所以m=(2,2,-),
所以cos〈m,n〉===.
由图形可知二面角C1OB1D的大小为锐角,
所以二面角C1OB1D的余弦值为.
利用法向量求二面角的步骤为:
(1)确定两平面的法向量;
(2)求两法向量的夹角的余弦值;
(3)确定二面角的范围;
(4)确定二面角与面面角的关系:二面角范围的确定要通过图形观察,法向量一般不能体现出来.
2.(2016·全国卷Ⅰ)如图,在以A,B,C,D,E,F为顶点的五面体中,面ABEF为正方形,AF=2FD,∠AFD=90°,且二面角DAFE与二面角CBEF都是60°.
(1)证明:平面ABEF⊥平面EFDC;
(2)求二面角EBCA的余弦值.
解:(1)证明:由已知可得AF⊥DF,AF⊥FE,
所以AF⊥平面EFDC.