题目内容

在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AD=
2
,AA1=2,如图,
(1)当点P在BB1上运动时(点P∈BB1,且异于B,B1)设PA∩BA1=M,PC∩BC1=N,求证:MN平面ABCD
(2)当点P是BB1的中点时,求异面直线PC与AD1所成角的正弦值.
(1)证明:连接MN,∵BPAA1,∴
PM
MA
=
BP
AA1

同理
PN
NC
=
BP
CC1
,∵AA1=CC1,∴
PM
MA
=
PN
NC
,∴MNAC,
又AC?平面ABCD,MN?平面ABCD,∴MN平面ABCD.
(2)∵ABC1D1,AB=C1D1,∴四边形ABC1D1为平行四边形,
∴AD1BC1,∴∠BNC为异面直线PC与AD1所成角,
∵点P是BB1的中点,∴BP=1=
1
2
CC1,∴BN=
1
2
NC1=
1
3
AC1=
6
3

CN=2PN=
2
3
PC=
2
3
3
,BC=
2

由余弦定理得cos∠BNC=
BN2+CN2-BC2
2×BN×CN
=0,
∴sin∠BNC=1.
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