如图,正三棱柱ABC-A1B1C1各棱长都等于a,E是BB1的中点.
(1)求直线C1B与平面A1ABB1所成角的正弦值;
(2)求证:平面AEC1⊥平面ACC1A1;
(3)求点C1到平面AEC的距离.
网友回答
(1)解:取A1B1中点M,连接C1M,BM.
∵三棱柱ABC-A1B1C1是正三棱柱,
∴C1M⊥A1B1,C1M⊥BB1.
∴C1M⊥平面A1ABB1.
∴∠C1BM为直线C1B与平面A1ABB1所成的角.
在Rt△BMC1中,C1M=a,BC1=a,
∴sin∠C1BM==.
(2)证明:取A1C1的中点D1,AC1的中点F,连接B1D1、EF、D1F.
则有D1FAA1,B1EAA1.
∴D1FB1E.
则四边形D1FEB1是平行四边形,
∴EFB1D1.
由于三棱柱ABC-A1B1C1是正三棱柱,
∴B1D1⊥A1C1.
又∵平面A1B1C1⊥平面ACC1A1于A1C1,且B1D1?平面A1B1C1,
∴B1D1⊥平面ACC1A1,∴EF⊥平面ACC1A1.
∵EF?平面AEC1,∴平面AEC1⊥平面ACC1A1.
(3)由(2)知,EF⊥平面AC1,则EF是三棱锥E-ACC1的高.
由三棱柱各棱长都等于a,则EC=AE=EC1=a,AC1=a.
∴EF==a.
∵V=V,设三棱锥V的高为h,则h为点C1到平面AEC的距离.
则S△AEC?h=S?EF,
即×a2h=×a2?a.
∴h=a,即点C1到平面AEC的距离是a.
解析分析:(1)由题意取A1B1中点M,再证明C1M⊥平面A1ABB1,即∠C1BM是所求的角,在Rt△BMC1中求解;(2)取A1C1的中点D1,AC1的中点F,再证D1FEB1是平行四边形和B1D1⊥平面ACC1A1,即得EF⊥平面ACC1A1,故证出面面垂直;(3)由(2)知EF是三棱锥E-ACC1的高,求出EF的长,再利用换低公式和体积相等求出点C1到平面AEC的距离.
点评:本题考查了用面面垂直的性质定理作出线面角再来求解,用面面垂直的判定定理证明面面垂直,求点到面的距离可用体积相等和换底求解;考查了转化思想和推理论证能力.