如图所示的多面体中,正方形BB1C1C所在平面垂直平面ABC,△ABC是斜边的等腰直角三角形,B1A1∥BA,.
(1)求证:C1A1⊥平面ABB1A1;
(2)求直线BC1与平面AA1C1所成的角的正弦值.
网友回答
解法1:(1)证明:取AB的中点O,连接A1O,OC.
∵AC=BC,∴CO⊥AB,
∵四边形A1OBB1为平行四边形,∴
∵,∴
又由CC1⊥面ABC知CC1⊥CO,∴四边形A1OCC1为矩形,
∴A1C1⊥A1O,A1C1⊥AB…(4分)
又∵A1O∩AB=C,∴C1A1⊥平面ABB1A1…(6分)
(2)解:作BD⊥直线AA1于D,连接C1D.
由(1)知平面AA1C1⊥平面ABB1A1,从而BD⊥平面AA1C1,
∴∠BC1D即为直线BC1与平面AA1C1所成的角.…(8分)
∵,∴,
于是,∴
∴,
∴直线BC1与平面AA1C1所成的角的正弦值为.…(12分)
解法2:CA,CB,CC1两两垂直,且CA=CB=CC1=1,以C为原点,以CA为x轴建立空间直角坐标系如图,
则,
所以,,,.…(2分)
(1)证明:∵,,
∴C1A1⊥AA1,C1A1⊥AB,
又∵AA1∩AB=A,
∴C1A1⊥平面ABB1A1…(6分)
(2)设面A1C1C的法向量为,
由,可得,
令x=1,则…(8分)
又,
设直线B证明C1与平面AA1C1所成的角为θ,则.…(12分)
解析分析:解法1:(1)证明C1A1⊥平面ABB1A1,利用线面垂直的判定定理,只需证明A1C1⊥A1O,A1C1⊥AB;(2)作BD⊥直线AA1于D,连接C1D,∠BC1D即为直线BC1与平面AA1C1所成的角,再利用正弦函数,可求直线BC1与平面AA1C1所成的角的正弦值;解法2:(1)C为原点,以CA为x轴建立空间直角坐标系,用坐标表示点与向量,利用数量积为0证明垂直关系,即可证得线面垂直;(2)求出面A1C1C的法向量,,利用向量的数量积公式即可求解.
点评:本题考查线面垂直,考查线面角,两法并用,解题的关键是掌握线面垂直的判定,作出线面角,正确构建空间直角坐标系,利用向量方法解决立体几何问题.