题目内容


如图,底面为直角梯形的四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,侧棱AA1⊥底面ABCD,E为A1B1的中点,且△ABE为等腰直角三角形,AB∥CD,AB⊥BC,AB=2CD=2BC.

(1)求证:AB⊥DE;

(2)求直线EC与平面ABE所成角的正弦值;

(3)线段EA上是否存在点F,使EC∥平面FBD?若存在,求出;若不存在,请说明理由.


解:(1)证明:取AB中点O,连接EO,DO.

因为EB=EA,所以EO⊥AB.

因为四边形ABCD为直角梯形,

AB=2CD=2BC,AB⊥BC,

所以四边形OBCD为正方形,

所以AB⊥OD.

又EO,OD为平面EOD内的两条相交直线,

所以AB⊥平面EOD.

因为ED⊂平面EOD,

所以AB⊥ED.

(2)因为AA1⊥平面ABCD,且EO∥AA1,

所以EO⊥平面ABCD,所以EO⊥OD.

由OD,OA,OE两两垂直,建立如图所示的空间直角坐标系O-xyz.

因为△EAB为等腰直角三角形,

所以OA=OB=OD=OE,设OB=1,

则O(0,0,0),A(0,1,0),B(0,-1,0),C(1,-1,0),D(1,0,0),E(0,0,1).

所以=(1,-1,-1),平面ABE的一个法向量为=(1,0,0).

设直线EC与平面ABE所成的角为θ,

所以sin θ==,

即直线EC与平面ABE所成角的正弦值为.

(3)存在点F,且=时,有EC∥平面FBD.证明如下:

设平面FBD的法向量为ν=(a,b,c),

取a=1,

得ν=(1,-1,2).

因为·ν=(1,-1,-1)·(1,-1,2)=0,

即⊥ν;

又因为EC⊄平面FBD,

所以EC∥平面FBD.

因此当点F满足=时,有EC∥平面FBD.

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