【題目】如圖,三棱柱ABC﹣A1B1C1的底面是邊長(zhǎng)為2的正三角形且側(cè)棱垂直于底面,側(cè)棱長(zhǎng)是 ,D是AC的中點(diǎn).
(1)求證:B1C∥平面A1BD;
(2)求二面角A1﹣BD﹣A的大;
(3)求直線AB1與平面A1BD所成的角的正弦值.

【答案】
(1)解:設(shè)AB1與A1B相交于點(diǎn)P,連接PD,則P為AB1中點(diǎn),

∵D為AC中點(diǎn),∴PD∥B1C.

又∵PD平面A1BD,B1C平面A1BD

∴B1C∥平面A1BD


(2)解:∵正三棱住ABC﹣A1B1C1,

∴AA1⊥底面ABC.

又∵BD⊥AC

∴A1D⊥BD

∴∠A1DA就是二面角A1﹣BD﹣A的平面角.

∵AA1= ,AD= AC=1

∴tan∠A1DA=

∴∠A1DA= ,即二面角A1﹣BD﹣A的大小是


(3)解:由(2)作AM⊥A1D,M為垂足.

∵BD⊥AC,平面A1ACC1⊥平面ABC,平面A1ACC1∩平面ABC=AC

∴BD⊥平面A1ACC1,

∵AM平面A1ACC1,

∴BD⊥AM

∵A1D∩BD=D

∴AM⊥平面A1DB,連接MP,則∠APM就是直線A1B與平面A1BD所成的角.

∵AA1= ,AD=1,∴在Rt△AA1D中,∠A1DA= ,

∴AM=1×sin60°= ,AP=AB1=

∴sin∠APM=

∴直線AB1與平面A1BD所成的角的正弦值為


【解析】(1)由題意及題中P為AB1中點(diǎn)和D為AC中點(diǎn),中點(diǎn)這樣信息,得到線線PD∥B1C平行,在利用PD平面A1BD線面平行,利用線面平行的判定定理得到線面B1C∥平面A1BD平行;(2)有正三棱柱及二面角平面角的定義,找到二面角的平面角,然后再三角形中解出二面角的大;(3)利用條件及上兩問的證題過成找到∠APM就是直線A1B與平面A1BD所成的線面角,然后再三角形中解出即可.
【考點(diǎn)精析】通過靈活運(yùn)用直線與平面平行的判定和空間角的異面直線所成的角,掌握平面外一條直線與此平面內(nèi)的一條直線平行,則該直線與此平面平行;簡(jiǎn)記為:線線平行,則線面平行;已知為兩異面直線,A,C與B,D分別是上的任意兩點(diǎn),所成的角為,則即可以解答此題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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2)存在這樣的函數(shù),圖象上任意兩點(diǎn)之間的“彎曲度”為常數(shù);
3)設(shè)點(diǎn)A、B是拋物線,y=x2+1上不同的兩點(diǎn),則φ(A,B)≤2;
4)設(shè)曲線y=ex上不同兩點(diǎn)A(x1 , y1),B(x2 , y2),且x1﹣x2=1,若tφ(A,B)<1恒成立,則實(shí)數(shù)t的取值范圍是(﹣∞,1);
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