Question

如图所示，在正方体ABCD-A1B1C1D1中，E是棱DD1的中点．

Answer 1

解题思路：（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．

（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BE与平面ABB₁A₁所成的角．

设正方体的棱长为2，则EM=AD=2，BE=

22+22+12=3，

于是在Rt△BEM中，sin∠EBM=

EM

BE=

2

3

即直线BE与平面ABB₁A₁所成的角的正弦值为[2/3]．

（Ⅱ）在棱C₁D₁上存在点F，使B₁F平面A₁BE，

事实上，如图（b）所示，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，

因此D₁C∥A₁B，又E，G分别为D₁D，CD的中点，所以EG∥D₁C，从而EG∥A₁B，这说明A₁，B，G，E共面，所以BG⊂平面A₁BE

因四边形C₁CDD₁与B₁BCC₁皆为正方形，F，G分别为C₁D₁和CD的中点，所以FG∥C₁C∥B₁B，且FG=C₁C=B₁B，因此四边形B₁BGF为平行四边形，所以B₁F∥BG，而B₁F⊄平面A₁BE，BG⊂平面A₁BE，故B₁F∥平面A₁BE．

点评：

本题考点： 直线与平面平行的判定；直线与平面所成的角．

考点点评： 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．