解答题如图,已知矩形AA1B1B中,AA1=2,AB=1,若矩形AA1C1C是矩形AA

发布时间:2020-07-09 01:19:10

解答题如图,已知矩形AA1B1B中,AA1=2,AB=1,若矩形AA1C1C是矩形AA1B1B绕AA1旋转而成,记二面角B-AA1-C的大小为θ,θ∈(0,π),E是BC的中点.
(1)求证:无论θ为何值,A1C∥平面AEB1;
(2)求直线AB与平面ACB1所成角的正弦值的取值范围.

网友回答

解:(1)取B1C1中点F,连接EF,A1F,
∵FE∥AA1,FE=AA1,∴FEAA1为平行四边形,∴A1F∥AE,
∵A1F?面AEB1,∴A1F∥面AEB1,
又CF∥B1E,CF=B1E,CF?面AEB1,
∴CF∥面AEB1,∴面A1CF∥面AEB1,
∴A1C∥面AEB1.
(2)∵AC⊥AA1,AB⊥AA1,∴∠CAB=θ,,如图,建立空间直角坐标系,
∴E(0,0,0),A(0,cos,0),B(sin,0,0),C(-sin,0,0),B1(sin,0,2),
∴=(sin,-cos,0),=(-sin,-cos,0),═(2sin,0,2),
设平面ACB1的法向量=(x,y,z),
则-xsin-ycos=0,2xsin+2z=0,
=(cos,-sin,-sincos)=(cos,-sin,-sinθ),
∴cos<,>==∈(0,],
所以直线AB与平面ACB1所成角的正弦值的取值范围为(0,].解析分析:(1)取B1C1中点F,连接EF,A1F,要证明A1C∥平面AEB1,只需证明面A1CF∥面AEB1,进而转化为线面平行即可;(2)向量法:建立空间直角坐标系,转化为求平面ACB1的法向量与向量的夹角余弦值解决.点评:本题考查线面平行的判定、线面角的求解以及面面平行的性质,考查空间向量的坐标运算,考查学生分析问题解决问题的能力.
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