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(

c
2
2+
(a+b)2
4
=AD2=
3
4
,(2)

由(1)(2)联立解得 ab=

1
2

所以sinα=

h
AD
=
a+b
3
=
1
3
(a+
1
2a
)
2
3
a•
1
2a
=
2
3
=
6
3
,当a=b=
2
2
时等号成立.

此时BC与α平行.

令函数f(a)=a+

1
2a
,0<a<1,根据B,C关于D的对称性,不妨研究
2
2
≤a<1的情形.

由于函数f′(a)=1-

1
2
1
a2
=
a2-
1
2
a2

2
2
≤a<1时,f′(a)>0,

所以f(a)在(

2
2
1)上单调递增,当a趋近于1时,f(a)趋近于1+
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
)

单项选择题 A1/A2型题
单项选择题