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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

答案:2  悬赏:80  手机版
解决时间 2021-02-07 07:26
AB1与底面ABC所成角的正弦值等于( )
A.1/3
B.√2/3
C.√3/3
D.2/3
最佳答案
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。
全部回答
三棱锥a1-abc,c-a1b1c1的体积在,高相等,底面积的比为4:1,所以二者体积比为 4:1; 而b-a1b1c,c-a1b1c1的体积中底面面积相同,b与c1到底面a1b1c高的比1:2,所以体积比为1:2; 所以三棱锥a1-abc,b-a1b1c,c-a1b1c1的体积之比为1:2:4
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