题目内容

【题目】如图,直四棱柱ABCD–A1B1C1D1的底面是菱形,AA1=4,AB=2,∠BAD=60°,E,M,N分别是BC,BB1,A1D的中点.

(1)证明:MN∥平面C1DE;

(2)求二面角A-MA1-N的正弦值.

【答案】(1)见解析;(2).

【解析】

(1)利用三角形中位线和可证得,证得四边形为平行四边形,进而证得,根据线面平行判定定理可证得结论;(2)以菱形对角线交点为原点可建立空间直角坐标系,通过取中点,可证得平面,得到平面的法向量;再通过向量法求得平面的法向量,利用向量夹角公式求得两个法向量夹角的余弦值,进而可求得所求二面角的正弦值.

(1)连接,

,分别为,中点 为的中位线

且

又为中点,且 且

四边形为平行四边形

,又平面,平面

平面

(2)设,

由直四棱柱性质可知:平面

四边形为菱形

则以为原点,可建立如下图所示的空间直角坐标系:

则:,,,D(0,-1,0)

取中点,连接,则

四边形为菱形且 为等边三角形

又平面,平面

平面,即平面

为平面的一个法向量,且

设平面的法向量,又,

,令,则,

二面角的正弦值为:

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