Question

如圖，已知正四棱柱ABCD-A₁B₁C₁D₁中，2AB=BB₁，
過點(diǎn)B作B₁C的垂線交側(cè)棱CC₁于點(diǎn)E．
（1）求證：面A₁CB⊥平面BED；
（2）求A₁B與平面BDE所成的角的正弦值

Answer 1

分析：（1）建立坐標(biāo)系，寫出兩個(gè)平面上要用的點(diǎn)的坐標(biāo)，構(gòu)造兩個(gè)向量，設(shè)出兩個(gè)平面的法向量，根據(jù)向量垂直的充要條件得到兩個(gè)平面的法向量，由于兩個(gè)平面的法向量數(shù)量積為0，得到結(jié)論．
（2）本題要求的是線面角，寫出線上的向量坐標(biāo)，根據(jù)直線上的向量與平面的法向量所成的角的余弦的絕對值等于線面角的正弦值，得到結(jié)果．

解答：解：以D為原點(diǎn)，DA，DC，DD₁為坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系，設(shè)AB=1
由題意知A₁（1，0，2），C（0，1，0），B（1，1，0），E（0，1，

1

2

），D（0，0，0）
∴

A1C

=（-1，1，-2），

BC

=（-1，0，0），

DE

=（0，1，

1

2

），

DB

=（1，1，0）
（1）設(shè)面A₁CB的法向量是

m

=（x，y，z），平面BED的法向量是

n

=（a，b，c）
根據(jù)法向量與平面的向量數(shù)量積是0
得到

m

=（0，2，1），

n

=（1，-1，2），
∴

m

•

n

=0，
∴面A₁CB⊥平面BED．

（2）∵

A1B

=（0，1，-2）
平面BED的法向量是

n

=（1，-1，2），
設(shè)A₁B與平面BDE所成的角為θ，
則sinθ=|cos＜

A1B

，

n

＞|=|

-5

5 6

|=

30

6

，
∴A₁B與平面BDE所成的角的正弦值為

30

6

．

點(diǎn)評(píng)：本題是一個(gè)高考題型，空間向量與立體幾何是近幾年高考必考的內(nèi)容，是一個(gè)送分題，題目的思維量不大，知識(shí)運(yùn)算比較麻煩，同學(xué)們解題時(shí)要細(xì)心．