Question

（本題12分）如圖，在側棱錐垂直底面的四棱錐ABCD-A₁B₁C₁D₁中，AD∥BC，
AD⊥AB，AB=。AD=2，BC=4,AA₁=2，E是DD₁的中點，F是平面B₁C₁E
與直線AA₁的交點。
（1）證明：（i）EF∥A₁D₁；
（ii）BA₁⊥平面B₁C₁EF；
（2）求BC₁與平面B₁C₁EF所成的角的正弦值。

Answer 1

（1）見解析；(2) BC與平面所成角的正弦值是.

本試題主要是考查了線線平行的證明，以及線面垂直的證明，以及線面角的求解。
（1）因為在側棱錐垂直底面的四棱錐ABCD-A₁B₁C₁D₁中，AD∥BC，
AD⊥AB，AB=。AD=2，BC=4,AA₁=2，E是DD₁的中點，F是平面B₁C₁E
與直線AA₁的交點。那么可知得到證明。
（2）先證明垂直于平面內的兩條相交直線即可。
（3）根據上一問可知線面垂直，那么利用平面的垂直，得到斜線的射影，進而表示線面角的大小，求解得到。
（1）（i）因為， 平面ADD₁ A_1，所以平面ADD₁ A_1.
又因為平面平面ADD₁ A₁₌，所以.所以.   3分
(ⅱ)因為，所以，
又因為，所以，
在矩形中，F是AA的中點，
即.
即，故.所以平面.      4分
(2) 設與交點為H，連結.
由（1）知，所以是與平面所成的角. 在矩形中，，，得，在直角中，，，得
，所以BC與平面所成角的正弦值是.    5分