题目内容

(本小题满分12分)

在正三棱柱ABC—A1B1C1中,D是棱AA1上一点,平面BC1D⊥平面BB1C1C,AB=AA1=2.

(Ⅰ)求点A到平面BC1D的距离;

(Ⅱ)求直线A1B与平面BC1D所成的角的正弦值.

解1:(Ⅰ)作DF⊥BC1于F,

∵平面BC1D⊥平面BB1C1C,

∴DF⊥平面BB1C1C,……………………2分

取BC中点E,连接AE,EF,

则AE⊥平面BB1C1C,

∴AE∥DF,AE∥平面BC1D,

于是A、E到平面BC1D的距离相等,…4分

作EG⊥BC1于G,则EG⊥平面BC1D,

又EG=B1C=,

因此,A到平面BC1D的距离为;……………………6分

(Ⅱ) ∵AA1∥平面BB1C1C,

∴AD∥EF,得EF∥CC1,F是BC1的中点.………………8分

于是AD=EF=CC1=1,D是AA1中点,

所以A1和A到平面BC1D的距离相等.

设A1到平面BC1D的距离为d,则d=,…………………10分

               设A1B与平面BC1D所成的角为θ,则sinθ=.

                                                       ……………………12分

       解2:(Ⅰ)以AC中点O为原点,建立空间直角坐

标系如图.                                   ……………………1分

设AD=h,则A(0,-1,0),B(,0,0),

C(0,1,0),A1(0,-1,2),C1(0,1,2),

D(0,-1,h).  ……………………2分

,

设平面BC1D的法向量为n=(x,y,z),

则,

令z=2,则y=h-2,x=.

n=(,h-2,2)……………………3分

取BC中点E(),

)是平面BB1C1C的一个法向量.

∵平面BC1D⊥平面BB1C1C,

∴×+(h-2)×=0,得h=1.………………5分

n=(,-1,2),=(0,0,1).

A到平面BC1D的距离为d=.…………6分

(Ⅱ) ,

设A1B与平面BC1D所成的角为θ,则

sinθ=.         …………………12分

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