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如图,已知正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面边长AB=2,侧棱BB1的长为4,过点B作B1C的垂线交侧棱CC1于

来源:学生作业帮 编辑:神马作文网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/11/21 00:01:50
如图,已知正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面边长AB=2,侧棱BB1的长为4,过点B作B1C的垂线交侧棱CC1于点E,交B1C于点F.
(Ⅰ)求证:A1C⊥平面BED;
(Ⅱ)求A1B与平面BDE所成的角的正弦值.
如图,已知正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面边长AB=2,侧棱BB1的长为4,过点B作B1C的垂线交侧棱CC1于
( I)如图,以D为原点,DA、DC、DD1所在直线分别为x、y、z轴,
建立空间直角坐标系D-xyz如图所示,可得
D(0,0,0),A(2,0,0),B(2,2,0),C(0,2,0),
A1(2,0,4),B1(2,2,4),C1(0,2,4),D1(0,0,4)…(2分)
设E(0,2,t),则

BE=(−2,0,t),

B1C=(−2,0,−4).
∵BE⊥B1C,
∴可得

BE•

B1C=4+0−4t=0.解之得t=1,
∴E(0,2,1),且

BE=(−2,0,1).
又∵

A1C=(−2,2,−4),

DB=(2,2,0),…(4分)


A1C•

BE=4+0−4=0


A1C•

DB=−4+4+0=0…(6分)


A1C⊥

DB且

A1C⊥

BE.
∵BD、BE是平面BDE内的相交直线.


A1C⊥平面BDE…(8分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)所建的坐标系,得

A1C=(−2,2,−4)是平面BDE的一个法向量,
又∵

A1B=(0,2,−4),
∴cos<

A1C,

A1B>=

A1C•

A1B
|

A1C||

A1B|=

30
6,
因此,可得A1B与平面BDE所成角的正弦值为

30
6…(12分)