已知三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱与底面边长都相等,A1在底面ABC内的射影为三角形ABC的中心

2个回答

  • 令△ABC的中心为O,连CO并延长交AB于D,过B1作B1E⊥AB交AB的延长线于E,再过B1作B1F⊥平面ABC交平面ABC于F.

    设AB=a.

    ∵AB=AC=BC=a,O是△ABC的中心,∴CD⊥AD、AD=BD=a/2,∴CD=√3a/2.

    显然有:DO=CD/3=√3a/6.

    ∵O是A1在平面ABC上的射影,∴A1O⊥平面ABC,∴AD⊥A1O,又AD⊥CD、CD∩A1O=O,

    ∴AD⊥平面A1DC,∴AD⊥A1D.

    由AA1=a、AD=a/2、AD⊥A1D,得:A1D=√(AA1^2-AD^2)=√(a^2-a^2/4)=√3a/2.

    ∵A1O⊥平面ABC,∴A1O⊥DO.

    由A1D=√3a/2、DO=√3a/6、A1O⊥DO,得:

    A1O=√(AD^2-DO^2)=√(3a^2/4-3a^2/36)=√6/3.

    ∵A1D⊥AB、B1E⊥AB,∴A1D∥B1E.

    ∵ABC-A1B1C1是三棱柱,∴A1B1∥AB.

    由A1D∥B1E、A1B1∥AB,得:A1DEB1是平行四边形,∴B1E=A1D=√3a/2、DE=A1B1=a.

    显然,有:AE=AD+DE=a/2+a=3a/2.

    ∴AB1=√(AE^2+B1E^2)=√(9a^2/4+3a^2/4)=√3a.

    ∵A1O⊥平面ABC、B1F⊥平面ABC,∴A1O∥B1F,∴A1、B1、F、O共面.

    ∵ABC-A1B1C1是三棱柱,∴A1B1∥平面ABC,而平面ABC∩平面A1B1FO=OF,

    ∴A1B1∥OF.

    由A1O∥B1F、A1B1∥OF,得:A1B1FO是平行四边形,∴B1F=A1O=√6a/3.

    ∵B1F⊥平面ABC,∴B1F⊥AF.

    由AB1=√3a、B1F=√6/3、B1F⊥AF,得:sin∠B1AF=B1F/AB1=(√6a/3)/(√3a)=√2/3.

    ∴本题的答案是B.