题目内容

【题目】如图,在多面体ABD﹣A1B1C1D1中四边形A1B1C1D1,ADD1A1.ABB1A1均为正方形.点M是BD的中点.点H在线段C1M上,且A1H与平面ABD所成角的正弦值为.

(Ⅰ)证明:B1D1∥平面BC1D:

(Ⅱ)求二面角A﹣A1H﹣B的的正弦值.

【答案】(Ⅰ)证明见解析 (Ⅱ).

【解析】

(Ⅰ)构造正方体证明BD∥B1D1即可.

(Ⅱ)建立空间直角坐标系,利用A1H与平面ABD所成角的正弦值为可求得的坐标,再利用空间向量求二面角的方法求解即可.

(Ⅰ)证明:如图,构造正方体ABED﹣A1B1C1D1,

结合正方体ABED﹣A1B1C1D1,得BD∥B1D1,

∵BD平面BC1D,B1D1平面BC1D,

∴B1D1∥平面BC1D.

(Ⅱ)解:以D为原点,DA为x轴,DE为y轴,DD1为z轴,建立空间直角坐标系,

设AD=2,则M(1,1,0),C1(0,2,2),A1(2,0,2),A(2,0,0),B(2,2,0),

设H(a,b,c),,(0≤λ≤1),则(a,b﹣2,c﹣2)=(λ,﹣λ,﹣2λ),

∴H(λ,2﹣λ,2﹣2λ),

平面ABD的法向量(0,0,1),(λ﹣2,2﹣λ,﹣2λ),

∵A1H与平面ABD所成角的正弦值为.

∴,

解得,(舍负),∴H(,,1),

(,,﹣1),(0,0,﹣2),(0,2,﹣2),

设平面AA1H的法向量(x,y,z),

则,取x=1,得(1,1,0),

设平面A1HB的法向量(x,y,z),

则,取y=1,得(,1,1),

设二面角A﹣A1H﹣B的平面角为θ,

则cosθ,

∴二面角A﹣A1H﹣B的正弦值为:

sinθ.

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