如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E是棱DD1的中点.(Ⅰ)求直线BE与平面ABB1A1所成的角的正弦值;(Ⅱ)在棱C1D1上是否存在一点F,使B1F∥平面A1BE?证明你的结论.

问题描述:

如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E是棱DD1的中点.
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(Ⅰ)求直线BE与平面ABB1A1所成的角的正弦值;
(Ⅱ)在棱C1D1上是否存在一点F,使B1F∥平面A1BE?证明你的结论.

(I)如图(a),取AA1的中点M,连接EM,BM,因为E是DD1的中点,四边形ADD1A1为正方形,所以EM∥AD.又在正方体ABCD-A1B1C1D1中.AD⊥平面ABB1A1,所以EM⊥面ABB1A1,从而BM为直线BE在平面ABB1A1上的射影,∠EBM直线...
答案解析:(Ⅰ)先取AA1的中点M,连接EM,BM,根据中位线定理可知EM∥AD,而AD⊥平面ABB1A1,则EM⊥面ABB1A1,从而BM为直线BE在平面ABB1A1上的射影,则∠EBM直线BE与平面ABB1A1所成的角,设正方体的棱长为2,则EM=AD=2,BE=3,于是在Rt△BEM中,求出此角的正弦值即可.
(Ⅱ)在棱C1D1上存在点F,使B1F平面A1BE,分别取C1D1和CD的中点F,G,连接EG,BG,CD1,FG,因A1D1∥B1C1∥BC,且A1D1=BC,所以四边形A1BCD1为平行四边形,根据中位线定理可知EG∥A1B,从而说明A1,B,G,E共面,则BG⊂面A1BE,根据FG∥C1C∥B1G,且FG=C1C=B1B,从而得到四边形B1BGF为平行四边形,则B1F∥BG,而B1F⊄平面A1BE,BG⊂平面A1BE,根据线面平行的判定定理可知B1F∥平面A1BE.
考试点:直线与平面平行的判定;直线与平面所成的角.


知识点:本题考查直线与平面所成的角,直线与平面平行,考查考生探究能力、空间想象能力.