如图,四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,侧棱A1A⊥底面ABCD,AB‖DC,AB⊥AD,AD=CD=1,AA1=AB

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  • 1)证明:以点A为原点建立空间直角坐标系,依题意得A(0,0,0),B(0,0,2),C(1,0,1),B1(0,2,2),C1(1,2,1),E(0,1,0).

    易得=(1,0,-1),=(-1,1,-1),于是·=0,

    所以B1C1⊥CE.

    (2)=(1,-2,-1).

    设平面B1CE的法向量m=(x,y,z),

    则即

    消去x,得y+2z=0,不妨令z=1,可得一个法向量为m=(-3,-2,1).

    由(1),B1C1⊥CE,又CC1⊥B1C1,可得B1C1⊥平面CEC1,

    故=(1,0,-1)为平面CEC1的一个法向量.

    于是cos〈m,〉=,

    从而sin〈m,〉=.

    所以二面角B1-CE-C1的正弦值为.

    (3)=(0,1,0),=(1,1,1).

    设=λ=(λ,λ,λ),0≤λ≤1,有=+=(λ,λ+1,λ).

    可取=(0,0,2)为平面ADD1A1的一个法向量.

    设θ为直线AM与平面ADD1A1所成的角,则

    sin θ=|cos〈,〉|=

    =.

    于是,解得,

    所以AM=.