如图,四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD是平行四边形,且AA1⊥底面ABCD,AB=2,AA1=BC=4,∠ABC=60°,点E为BC中点,点F为B1C1中点. (1)求证:平面A1ED⊥平面A1AEF; (2)设二面角A1-E

如图,四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD是平行四边形,且AA1⊥底面ABCD,AB=2,AA1=BC=4,∠ABC=60°,点E为BC中点,点F为B1C1中点.

(1)求证:平面A1ED⊥平面A1AEF;
(2)设二面角A1-ED-A的大小为α,直线AD与平面A1ED所成的角为β,求sin(α+β)的值.
数学人气:516 ℃时间:2019-10-17 07:19:27
优质解答
(1)证明:∵AB=2,BC=4,∠ABC=60°,点E为BC中点,
∴△ABC为等边三角形,∠AEB=60°,
△CDE中,∠CED=30°,∴AE⊥ED,
∵AA1⊥底面ABCD,∴AA1⊥ED,
又由AE∩AA1=A,∴ED⊥平面AA1EF,
又∵ED⊂平面A1ED,
∴平面A1ED⊥平面A1AEF.
(2)∵ED⊥平面A1AEF,∴A1E⊥ED,AE⊥ED,
∴∠A1ED为二面角A1-ED-A的平面角,∴∠A1EA=α,
∴sinα=
AA1
A1E
2
5
5
,cosα=
5
5

过A作A1E的垂线,垂足为H,连结HD,
∵ED⊥平面A1AEF,∴ED⊥AH,
∴AH⊥平面A1ED,
∴∠ADH为直线AD与平面A1ED所成的角β,即∠ADH=β,
∴AH=
4
5
5
,sinβ=
5
5
=cosα,
∴α+β=90°,
∴sin(α+β)=1.
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