题目内容
【题目】如图所示,在四棱台ABCDA1B1C1D1中,AA1⊥底面ABCD,四边形ABCD为菱形,∠BAD=120°,AB=AA1=2A1B1=2.
(1)若M为CD中点,求证:AM⊥平面AA1B1B;
(2)求直线DD1与平面A1BD所成角的正弦值.
【答案】(1)见解析(2)
【解析】试题分析:(1)推导出AM⊥CD,由CD∥AB得,AM⊥AB,又AM⊥AA1,由此能证明AM⊥平面AA1B1B
(2)分别以AB,AM,AA1为x轴、y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系A﹣xyz,利用向量法能求出直线DD1与平面A1BD所成角θ的正弦值.
试题解析:
(1)证明:连接AC,
∵四边形ABCD为菱形,
∠BAD=120°,
∴△ACD为等边三角形,
又M为CD中点,
∴AM⊥CD,由CD∥AB得,
AM⊥AB.
∵AA1⊥底面ABCD,AM平面ABCD,∴AM⊥AA1.
又AB∩AA1=A,
∴AM⊥平面AA1B1B.
(2)∵四边形ABCD为菱形,∠BAD=120°,AB=AA1=2A1B1=2,
∴DM=1,AM=,
∴∠AMD=∠BAM=90°,
又AA1⊥底面ABCD,
∴以A为坐标原点,AB,AM,AA1所在直线分别为x轴,y轴,z轴建立如图所示的空间直角坐标系Axyz,
则A1(0,0,2),B(2,0,0),D(-1,,0),D1,
∴=,=(-3,,0),=(2,0,-2).
设平面A1BD的法向量为n=(x,y,z),
则即
令x=1,则n=(1,,1),
∴|cos〈n,〉|===.
∴/span>直线DD1与平面A1BD所成角的正弦值为.
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