Question

如圖，四邊形DCBE為直角梯形，∠DCB=90°，DE∥CB，DE=1，BC=2，又AC=1，∠ACB=120°，CD⊥AB，直線AE與直線CD所成角為60°．
（Ⅰ）求證：平面ACD⊥平面ABC；
（Ⅱ）求BE與平面ACE所成角的正弦值．

Answer 1

【答案】分析：（Ⅰ）證明CD⊥平面ABC，利用面面垂直的判定，可證平面ACD⊥平面ABC；
（Ⅱ）建立空間直角坐標系，用坐標表示點與向量，由直線AE與直線CD所成角為60°，確定的坐標，求出平面ACE的一個法向量，利用向量的夾角公式，可求BE與平面ACE所成角的正弦值．
解答：（Ⅰ）證明：∵CD⊥AB，CD⊥CB，AB∩BC=B
∴CD⊥平面ABC
∵CD?平面ACD
∴平面ACD⊥平面ABC；
（Ⅱ）解：在平面ACB內，過C作CF⊥CB，以C為原點，以CF，CB，CD所在射線為x，y，z的正半軸建立空間直角坐標系C-xyz（如圖）

由題意，設CD=a（a＞0），則D（0，0，a），E（0，1，a），B（0，2，0），A（）
∴
由直線AE與直線CD所成角為60°，得，即，解得a=1．
∴，，，
設平面ACE的一個法向量為=（x，y，z），則，
即，取，則y=3，z=-3，得，
設BE與平面ACE所成角為θ，則，于是BE與平面ACE所成角的正弦值為．
點評：本題考查面面垂直，考查線面角，考查利用空間向量解決立體幾何問題，解題的關鍵是掌握面面垂直的判定方法，正確確定向量的坐標，屬于中檔題．