Question

如圖所示的幾何體中，△ABC為正三角形，AE和CD都垂直于平面ABC，且AE=AB=2，CD=1，F為BE的中點．
（1）若點G在AB上，試確定G點位置，使FG∥平面ADE，并加以證明；
（2）求DB與平面ABE所成角的正弦值．

Answer 1

分析：（1）當G是AB的中點時，GF∥平面ADE．G是AB的中點，F是BE的中點?GF∥AE?FG∥平面ADE；
（2）先根據（1）的結論得四邊形CDFG為平行四邊形以及根據AE⊥CG；再借助于△ABC為正三角形，G為AB中點得到CG⊥AB；進而得到∠DBF為所求線面角；然后在RT△DBF中根據邊長求出∠DBF的正弦值即可．

解答：解：（1）當G是AB的中點時，GF∥平面ADE．
證明：因為G是AB的中點，F是BE的中點．
所以GF∥AE．
又GF?平面ADE．AE⊆平面ADE．
∴GF∥平面ADE．
（2）連接CG．由（1）可知：GF∥AE且GF=

1

2

AE．
又AE⊥平面ABC，CD⊥平面ABC．
所以CD∥AE，CD=

1

2

AE．
∴CD∥GF，GF=CD
∴四邊形CDFG為平行四邊形．
∴DF∥CG且DF=CG．
又因為AE⊥平面ABC，CG⊆平面ABC．
所以AE⊥CG．
∵△ABC為正三角形，G為AB中點．
∴CG⊥AB．
∴DF⊥AE且DF⊥AB．
∴DF⊥面ABE
所以∠DBF為所求線面角．
又DF=AG=

3

，DB=

5

，
∴sin∠DBF=

15

5

．

點評：本題主要考查線面平行的證明以及線面所成角的求法．在證明線面平行時，一般先證線線平行或面面平行．