问题
填空题
已知正△ABC的顶点A在平面α上,顶点B、C在平面α的同一侧,D为BC的中点,若△ABC在平面α上的投影是以A为直角顶点的三角形,则直线AD与平面α所成角的正弦值的范围为______.
答案
设正△ABC边长为1,则线段AD=3 2
设B,C到平面α距离分别为a=BE,b=CF,
则D到平面α距离为hDG=a+b 2
射影三角形两直角边的平方分别为1-a2,1-b2,
设线段BC射影长为c,则1-a2+1-b2=c2,(1)
又线段AD射影长为
,c 2
所以(
)2+c 2
=AD2=(a+b)2 4
,(2)3 4
由(1)(2)联立解得 ab=
,1 2
所以sinα=
=h AD
=a+b 3
(a+1 3
)≥1 2a 2 3
=a• 1 2a
=2 3
,当a=b=6 3
时等号成立.2 2
此时BC与α平行.
令函数f(a)=a+
,0<a<1,根据B,C关于D的对称性,不妨研究1 2a
≤a<1的情形.2 2
由于函数f′(a)=1-
•1 2
=1 a2 a2- 1 2 a2
当
≤a<1时,f′(a)>0,2 2
所以f(a)在(
1)上单调递增,当a趋近于1时,f(a)趋近于1+2 2
=1 2
.,3 2
sinα趋近于
•1 3
=3 2 3 2
所以sinα的取值范围为[
,6 3
)3 2
故答案为:[
,6 3
)3 2