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°,ABAA1=2A1B1=2.

(1)若MCD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,CDAB得,AM⊥AB,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,

MCD中点,

AMCD,由CDAB得,

AMAB.

AA1底面ABCDAM平面ABCD,∴AMAA1.

ABAA1A

AM平面AA1B1B.

(2)∵四边形ABCD为菱形,BAD=120°,ABAA1=2A1B1=2,

DM=1,AM

∴∠AMD=∠BAM=90°,

AA1底面ABCD

A为坐标原点,ABAMAA1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

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=(xyz),

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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