如圖,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=AB=2.
(Ⅰ)求直線AB1與平面AA1C1C所成角的正弦值;
(Ⅱ)在線段AA1上是否存在點(diǎn)D?使得二面角B1-DC-C1的大小為60°,若存在,求出AD的長;若不存在,請說明理由.
考點(diǎn):用空間向量求平面間的夾角,與二面角有關(guān)的立體幾何綜合題
專題:空間位置關(guān)系與距離
分析:(Ⅰ)建立空間直角坐標(biāo)系,利用向量線面角公式得到cos<
AB1
,
n1
>能求出直線AB1與平面AA1C1C所成角的正弦值.
(Ⅱ)先假設(shè)存在點(diǎn)D,然后利用向量的二面角公式進(jìn)行計(jì)算.
解答: 解:(Ⅰ)如圖,以AC中點(diǎn)為原點(diǎn)建立空間直角坐標(biāo)系,
在正三棱柱ABC-A1B1C1中,
∵AA1=AB=2,
∴A(1,0,0),B(0,
3
,0),C(-1,0,0),
A1(1,0,2),B1(0,
3
,2)
,C1(-1,0,2),
AB1
=(-1,
3
,2)
,
∵平面AA1C1C的一個(gè)法向量
n1
=(0,1,0),
∴cos<
AB1
n1
>=
3
8
×1
=
6
4
,
∴直線AB1與平面AA1C1C所成角的正弦值為
6
4

(Ⅱ)假設(shè)存在滿足條件的點(diǎn)D,設(shè)AD=m,(0≤m≤2),則D(1,0,m),
設(shè)平面B1DC的法向量
n2
=(x,y,z),
CB1
=(1,
3
,2)
,
CD
=(2,0,m)

n2
CB1
=x+
3
y+2z=0
n2
CD
=2x+mz=0
,∴
n2
=(m,
4-m
3
,-2)
,
平面C1DC的一個(gè)法向量為
n1
=(0,1,0)
,
∵二面角
B
 
1
-DC-C1
的大小為60°,
∴cos60°=|cos<
n1
,
n2
>|=|
4-m
3
m2+
(4-m)2
3
+4
|=
1
2
,
∵0≤m≤2,∴m=
3
2
,
∴存在點(diǎn)D,使得二面角B1-DC-C1的大小為60°,此時(shí)AD=
3
2
點(diǎn)評:本題考查直線與平面所成角的正弦值的求法,二查滿足條件的點(diǎn)的存在性的判斷,綜合性強(qiáng),難度大,解題時(shí)要注意向量法的合理運(yùn)用.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

如圖,在四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,側(cè)面ADD1A1⊥底面ABCD,D1A=D1D=
2
,底面ABCD為直角梯形,其中BC∥AD,AB⊥AD,AD=2AB=2BC=2,O為AD中點(diǎn).
(Ⅰ)求證:A1O∥平面AB1C;
(Ⅱ)求銳二面角B1-AC-B的余弦值.

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

已知向量
m
=(sin(2x+
π
6
),sinx),
n
=(1,sinx),f(x)=
m
n
-
1
2

(Ⅰ)求函數(shù)f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間;
(Ⅱ)在△ABC中,a,b,c分別是角A,B,C的對邊,a=2
3
,f(
A
2
)=
1
2
,若
3
sin(A+C)=2cosC,求b的大。

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

如圖,三棱柱ABC-A1B1C1中,CA=CB,AB=AA1,∠BAA1=60°.
(Ⅰ)證明:AB⊥A1C;
(Ⅱ)若AB=CB=2,A1C=
6
,求二面角B-AC=A1的余弦值.

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

如圖,多面體ABCDEF中,BA,BC,BE兩兩垂直,且AB∥EF,CD∥BE,AB=BE=2,BC=CD=EF=1.
(Ⅰ)若點(diǎn)G在線段AB上,且BG=3GA,求證:CG∥平面ADF;
(Ⅱ)求直線DE與平面ADF所成的角的正弦值.

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

已知橢圓C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
的左焦點(diǎn)為F1(-
2
,0)
,短軸的端點(diǎn)到右焦點(diǎn)的距離為
3

(1)求橢圓C的方程;
(2)若直線l與圓4x2+4y2=3相切,且與橢圓C交于A,B兩點(diǎn),求|AB|的最大值.

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

過圓x2+y2=1上一點(diǎn)Q作圓的一點(diǎn)切線L,則L和拋物線y=
1
4
x2+1有公共點(diǎn)的概率是多少?

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

如圖,圓內(nèi)接△ABC的角平分線CD延長后交圓于一點(diǎn)E,ED=1,DC=4,BD=2,則AD=
 
;EB=
 

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

一圓形餐桌依次有A、B、C、D、E、F共有6個(gè)座位.現(xiàn)讓3個(gè)大人和3個(gè)小孩入座進(jìn)餐,要求任何兩個(gè)小孩都不能坐在一起,則不同的入座方法總數(shù)是
 

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同步練習(xí)冊答案