分析 以D为原点,DA为x轴,DC为y轴,DD 1 为z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出BD 1 与面A 1 BD所成角的正弦值.
解答 解:以D为原点,DA为x轴,DC为y轴,DD 1 为z轴,建立空间直角坐标系, 设AD=t,则D(0,0,0),A 1 (t,0,1),B(t,2,0),D 1 (0,0,1), $\overrightarrow{D{A}_{1}}$=(t,0,1),$\overrightarrow{DB}$=(t,2,0), 设平面DA 1 B的法向量$\overrightarrow{n}$=(x,y,z), 则$\left\{\begin{array}{l}{\overrightarrow{n}•\overrightarrow{D{A}_{1}}=tx+z=0}\\{\overrightarrow{n}•\overrightarrow{DB}=tx+2y=0}\end{array}\right.$,取x=2,得$\overrightarrow{n}$=(2,-t,-2t), 又平面ABD的法向量$\overrightarrow{m}$=(0,0,1),二面角A 1 -BD-A的大小为$\frac{π}{6}$, ∴|cos<$\overrightarrow{n},\overrightarrow{m}$>|=$\frac{|\overrightarrow{m}•\overrightarrow{n}|}{|\overrightarrow{m}|•|\overrightarrow{n}|}$=$\frac{2t}{1×\sqrt{4+5{t}^{2}}}$=cos$\frac{π}{6}$,解得t=2$\sqrt{3}$,或t=-2$\sqrt{3}$(舍), ∴B(2$\sqrt{3}$,2,0),$\overrightarrow{B{D}_{1}}$=(-2$\sqrt{3}$,-2,1),$\overrightarrow{n}$=(2,-2$\sqrt{3}$,-4$\sqrt{3}$), 设BD 1 与面A 1 BD所成角为θ, sinθ=$\frac{|\overrightarrow{B{D}_{1}}•\overrightarrow{n}|}{|\overrightarrow{B{D}_{1}}|•|\overrightarrow{n}|}$=$\frac{4\sqrt{3}}{\sqrt{17}•\sqrt{64}}$=$\frac{\sqrt{51}}{34}$. ∴BD 1 与面A 1 BD所成角的正弦值为$\frac{\sqrt{51}}{34}$. 故答案为:$\frac{\sqrt{51}}{34}$.
解答 解:以D为原点,DA为x轴,DC为y轴,DD 1 为z轴,建立空间直角坐标系, 设AD=t,则D(0,0,0),A 1 (t,0,1),B(t,2,0),D 1 (0,0,1), $\overrightarrow{D{A}_{1}}$=(t,0,1),$\overrightarrow{DB}$=(t,2,0), 设平面DA 1 B的法向量$\overrightarrow{n}$=(x,y,z), 则$\left\{\begin{array}{l}{\overrightarrow{n}•\overrightarrow{D{A}_{1}}=tx+z=0}\\{\overrightarrow{n}•\overrightarrow{DB}=tx+2y=0}\end{array}\right.$,取x=2,得$\overrightarrow{n}$=(2,-t,-2t), 又平面ABD的法向量$\overrightarrow{m}$=(0,0,1),二面角A 1 -BD-A的大小为$\frac{π}{6}$, ∴|cos<$\overrightarrow{n},\overrightarrow{m}$>|=$\frac{|\overrightarrow{m}•\overrightarrow{n}|}{|\overrightarrow{m}|•|\overrightarrow{n}|}$=$\frac{2t}{1×\sqrt{4+5{t}^{2}}}$=cos$\frac{π}{6}$,解得t=2$\sqrt{3}$,或t=-2$\sqrt{3}$(舍), ∴B(2$\sqrt{3}$,2,0),$\overrightarrow{B{D}_{1}}$=(-2$\sqrt{3}$,-2,1),$\overrightarrow{n}$=(2,-2$\sqrt{3}$,-4$\sqrt{3}$), 设BD 1 与面A 1 BD所成角为θ, sinθ=$\frac{|\overrightarrow{B{D}_{1}}•\overrightarrow{n}|}{|\overrightarrow{B{D}_{1}}|•|\overrightarrow{n}|}$=$\frac{4\sqrt{3}}{\sqrt{17}•\sqrt{64}}$=$\frac{\sqrt{51}}{34}$. ∴BD 1 与面A 1 BD所成角的正弦值为$\frac{\sqrt{51}}{34}$. 故答案为:$\frac{\sqrt{51}}{34}$.
点评 本题考查线面角的正弦值的求法,是中档题,解题时要认真审题,注意向量法的合理运用.
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