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AC交BD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EO,OD,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AM:MC=AB:CD=2:1,又
,所以FA:EF=2:1.
所以AM:MC=AF:EF=2:1,所以MF//CE.
又
平面BDF,
平面BDF,所以CE//平面BDF.
(2)取AB的中点O,连接EO,OD,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
.
由
,及AB=2CD,AB//CD,得
,
由OB,OD,OE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
,
取
,得
.
设直线AB与平面BDF所成的角为
,
则![]()
.
即直线AB与平面BDF所成角的正弦值为
.
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