解题思路:(1)要证AB⊥CD,先证AB⊥面ACD,在其展成的平面图形中A1B⊥A1D,A2B⊥A2C,从而得到AB⊥AC,AB⊥AD,可得线面垂直,即可得线线垂直.
(2)要求AC与平面BCD所成角的正弦值,首先根据题意求出四面体ABCD的体积与S△BCD=36,再根据等体积法得到VB-ACD=VA-BCD,进而得到点A到平面BCD的距离,即得到答案.
(I)证明:因为A1A2A3D为直角梯形,
所以A1B⊥A1D,A2B⊥A2C.
即在第二个图中,AB⊥AC,AB⊥AD.
又因为AC∩AD=A,
∴AB⊥面ACD.
∵CD⊂面ACD,
∴AB⊥CD.
(II)在第一个图中,作DE⊥A2A3于E,
∵A1A2=8,∴DE=8,
又∵A1D=A3D=10,
∴EA3=6,∴A2A3=10+6=16.
而A2C=A3C,∴A2C=8,即第二个图中AC=8,AD=10.
由A1A2=8,A1B=A2B,可得第二个图中AB=4.
所以S△ACD=S△A3CD=
1
2×8×8=32,
由(I)知,AB⊥面ACD,所以VB−ACD=
1
3×32×4=
128
3.
设点A到平面BCD得距离为h,
由右边图象可得:S△BCD=
1
2(10+16)×8−
1
2×4×8−
1
2×8×8-[1/2×4×10=36.
因为VB-ACD=VA-BCD,
所以VA−BCD=
1
3×h×S△−BCD=
128
3],所以h=[32/9].
设AC与平面BCD所成角为α,所以sinα=[h/AC]=[4/9].
点评:
本题考点: 直线与平面所成的角.
考点点评: 本小题主要考查空间线面关系、几何体的体积等知识,考查数形结合、化归与转化的数学思想方法,以及空间想象能力、推理论证能力和运算求解能力.