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如图棱长是1的正方体,P、Q分别是棱AB、CC1上的点,且
AP
PB
=
CQ
QC1
=2

(1)求证:A1P⊥平面AQD;
(2)求直线PQ与平面AQD所成角的正弦值.
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证明:(1)平面AQD与侧棱B1B的交点是R,
显然
BR
RB1
=2
,在正方形ABB1A1
AP
PB
=
BR
RB1
=2可得△A1AP≌△ABR

所以AR⊥A1P,
又AA1⊥平面ABCD,AP⊥AD,得A1P⊥AD,
∴A1P⊥平面AQD
(2)设A1P与AR交于点S,连接SQ,则∠PQS=θ即为PQ与平面AQD所成角.
在Rt△PQS中,|PS|=
4
3
13
,|PQ|=
14
3
,∴sinθ=
|PS|
|PQ|
=
4
182
=
2
182
91

即直线PQ与平面AQD所成角的正弦值是
2
182
91
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=
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