如圖,直四稜柱ABCD–A1B1C1D1的底面是菱形,AA1=4,AB=2,∠BAD=60°,E,M,N分別是...
問題詳情:
如圖,直四稜柱ABCD–A1B1C1D1的底面是菱形,AA1=4,AB=2,∠BAD=60°,E,M,N分別是BC,BB1,A1D的中點.
(1)*:MN∥平面C1DE;
(2)求二面角A-MA1-N的正弦值.
【回答】
(1)見解析;(2).
【分析】
(1)利用三角形中位線和可*得,*得四邊形為平行四邊形,進而*得,根據線面平行判定定理可*得結論;(2)以菱形對角線交點為原點可建立空間直角座標系,通過取中點,可*得平面,得到平面的法向量;再通過向量法求得平面的法向量,利用向量夾角公式求得兩個法向量夾角的餘弦值,進而可求得所求二面角的正弦值.
【詳解】
(1)連線,
,分別為,中點 為的中位線
且
又為中點,且且
四邊形為平行四邊形
,又平面,平面
平面
(2)設,
由直四稜柱*質可知:平面
四邊形為菱形
則以為原點,可建立如下圖所示的空間直角座標系:
則:,,,D(0,-1,0)
取中點,連線,則
四邊形為菱形且 為等邊三角形
又平面,平面
平面,即平面
為平面的一個法向量,且
設平面的法向量,又,
,令,則,
二面角的正弦值為:
【點睛】
本題考查線面平行關係的*、空間向量法求解二面角的問題.求解二面角的關鍵是能夠利用垂直關係建立空間直角座標系,從而通過求解法向量夾角的餘弦值來得到二面角的正弦值,屬於常規題型.
知識點:空間中的向量與立體幾何
題型:解答題
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