题目内容

【题目】如图,在四棱锥中,底面ABCD为直角梯形,AB//CD是以为斜边的等腰直角三角形,且平面平面ABCD,点F满足,.

1)试探究为何值时,CE//平面BDF,并给予证明;

2)在(1)的条件下,求直线AB与平面BDF所成角的正弦值.

【答案】1;证明见解析;(2.

【解析】

1)连接ACBD于点M,连接MF,若,则有CE//平面BDF,根据,求出并证明;

2)取AB的中点O,连接EOOD,则.又因为平面平面ABCD,可证得两两垂直,建系设点,用空间直角坐标法求出直线AB与平面BDF所成角的正弦值.

解:(1)当时,CE//平面FBD.

证明如下:连接AC,交BD于点M,连接MF.,因为AB//CD

所以AMMC=ABCD=21,又,所以FAEF=21.

所以AMMC=AFEF=21,所以MF//CE.

平面BDF平面BDF,所以CE//平面BDF.

2)取AB的中点O,连接EOOD,则.

又因为平面平面ABCD,平面平面平面ABE

所以平面ABCD,因为平面ABCD,所以.

,及AB=2CDAB//CD,得

OBODOE两两垂直,建立如图所示的空间直角坐标系.

因为为等腰直角三角形,AB=2BC=2CD

所以OA=OB=OD=OE,设OB=1

所以.

所以

,所以.

设平面BDF的法向量为,则有,所以

,得.

设直线AB与平面BDF所成的角为

.

即直线AB与平面BDF所成角的正弦值为.

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