Question

如圖, 三棱柱ABC－A₁B₁C₁中, 側(cè)棱A₁A⊥底面ABC,且各棱長(zhǎng)均相等. D, E, F分別為棱AB, BC, A₁C₁的中點(diǎn).

(Ⅰ) 證明EF//平面A₁CD;
(Ⅱ) 證明平面A₁CD⊥平面A₁ABB₁;
(Ⅲ) 求直線BC與平面A₁CD所成角的正弦值.

Answer 1

（Ⅰ）詳見(jiàn)解析；（Ⅱ）詳見(jiàn)解析；（Ⅲ）.

解析試題分析：（Ⅰ）連接，要證明平面，只需證明即可；（Ⅱ）欲證平面平面，即證平面內(nèi)一直線與平面垂直，根據(jù)直線與平面垂直的判定定理證得平面，再根據(jù)平面與平面垂直的判定定理證明即得；（Ⅲ）先過(guò)作交于，利用（Ⅱ）中的結(jié)論得出平面，從而為所求的角，最后在直角中，求出即為直線與平面所成的角的正弦值.
試題解析：（Ⅰ）如圖，在三棱柱中，且，
連接，在中，因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/a2/6/oct3k1.png" style="vertical-align:middle;" />、分別為、的中點(diǎn)，所以且，
又因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/48/5/1sepb3.png" style="vertical-align:middle;" />為的中點(diǎn)，可得，且，即四邊形為平行四邊形，
所以，又平面，平面，平面；

（Ⅱ）由于底面是正三角形，為的中點(diǎn)，故，
又由于側(cè)棱底面，平面，所以，
又，因此平面，而平面，所以平面平面；
（Ⅲ）在平面內(nèi)，過(guò)點(diǎn)作交直線于點(diǎn)，連接，
由于平面平面，而直線是平面與平面的交線，
故平面，由此得為直線與平面所成的角，
設(shè)棱長(zhǎng)為，可得，由