如图,直三棱柱ABC-A 1 B 1 C 1 中,CA⊥CB,CA=CB=1,棱AA 1 =2,M、N分别是A 1 B

1个回答

  • 证明:(1)∵CA=CB=1,棱AA 1=2,M、N分别是A 1B 1、A 1A的中点.

    ∴CA=AN=NA 1=A 1C 1=1,

    又由AA 1⊥底面ABC,AA 1⊥底面A 1B 1C 1

    ∴ ∠ANC=∠ A 1 N C 1 =

    π

    4 …(1分),

    ∴ ∠CN C 1 =

    π

    2 ,

    即C 1N⊥NC…(2分),

    因为CA⊥CB,BC⊥CC 1,AC∩CC 1=C,

    所以BC⊥平面CAA 1C 1…(3分),

    又∵C 1N⊂平面CAA 1C 1

    ∴BC⊥C 1N…(4分),

    因为BC∩NC=C,

    所以C 1N⊥平面BCN…(5分)

    (2)(方法一)以C为原点,CA、CB、CC 1在直线分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系…(6分),

    则C(0,0,0)、C 1(0,0,2)、B 1(0,1,2)…(7分), M(

    1

    2 ,

    1

    2 ,2) 、N(1,0,1)…(8分),

    C 1 M =(

    1

    2 ,

    1

    2 ,0) 、

    C 1 N =(1,0,-1) 、

    C B 1 =(0,1,2) …(9分),

    设平面C 1MN的一个法向为

    n =(a,b,c) ,则

    n •

    C 1 M =0

    n •

    C 1 N =0 …(10分),

    a+b=0

    a-c=0 ,取

    n =(1,-1,1) …(11分),

    所以 sinθ=|cos<

    n ,

    C B 1 >|=

    |

    n •

    C B 1 |

    |

    n ||

    C B 1 | =

    15

    15 …(13分).

    (方法二)

    A 1 M

    A 1 N =

    AN

    AB =

    2

    2 , ∠BAN=∠N A 1 M=

    π

    2 , △BAN~△N A 1 M …(6分),

    所以∠BNA=∠A 1MN, ∠MNB=

    π

    2 ,BN⊥MN…(7分),

    由(1)知BN⊥C 1N,C 1N∩MN=N,所以BN⊥平面C 1MN…(8分).

    延长B 1B到B 2,延长C 1C到C 2,使BB 2=CC 2=2,连接BC 2、NC 2…(9分),

    在△NBC 2中, BN=

    3 , B C 2 =

    5 , N C 2 =

    10 …(10分),

    cos∠NB C 2 =

    B N 2 +B C 2 2 -N C 2 2

    2BN×B C 2 …(11分),

    = -

    15

    15

    BN是平面C 1MN的法向量,由所作知BC 2∥ B 1C,

    从而 θ=∠NB C 2 -

    π

    2 ,所以 sinθ=-cos∠NB C 2 =

    15

    15 …(13分).