找到 AB1 与底面所成的角,并计算其正弦值。
详细展开:
我们需要求 AB1 与底面 ABC 所成的角。
向量法或几何法均可。这里用几何法结合向量思想更清晰,或者寻找 B1 的投影。
B1 在底面的射影设为 O′。由于是棱柱,BB1=AA1。
A1 投影为 O,则 B1 的投影 O′ 满足 OO′=AB? 不对。
更简单的方法:建立空间直角坐标系或使用向量。
或者:线面角的定义是线与它在面上射影的夹角。
A 在底面上。需找 B1 在底面上的射影 B′。
因为 A1 投影是 O,所以 A1O 是竖直向下的向量(相对底面法向量)。
其实,B1 相对于 B 的位移与 A1 相对于 A 的位移相同。
令底面中心为原点不方便,不如直接算高度。
B1 到底面的距离等于 A1 到底面的距离 h=36a。
线段 AB1 的长度是多少?
在 △ABB1 中?不,ABB1A1 是平行四边形(侧面)。
AB=a,BB1=a。\\[angle ABB_{1}\\] 是多少?
这取决于侧棱倾斜程度。
让我们用向量法更稳妥。
设 O 为原点不太方便,设 A 为原点?
不,利用公式:sinθ=Lh,其中 h 是终点到面的距离,L 是斜线长。
hB1=h=36a。
需要计算 AB1 的长度。
AB1=AB+BB1=AB+AA1。
∣AB1∣2=∣AB∣2+∣AA1∣2+2AB⋅AA1。
已知 ∣AB∣=a,∣AA1∣=a。
需知 AB⋅AA1。
AA1 在底面投影为 AO。
AA1=AO+OA1(竖直)。
AB⋅AA1=AB⋅(AO+OA1)=AB⋅AO (因为 OA1⊥AB)。
在正 △ABC 中,AB 与 AO 夹角为 30∘。
∣AB∣=a,∣AO∣=33a。
AB⋅AO=a⋅33a⋅cos30∘=33a2⋅23=21a2。
所以 ∣AB1∣2=a2+a2+2(21a2)=3a2。
AB1=3a。
设线面角为 θ,则 sinθ=AB1B1到底面距离=3a36a=336=32。