(12分)如图,长方体$ABCD-A_1 B_1 C_1 D_1$的底面$ABCD$是正方形,点$E$在棱$AA_1$上,$BE \perp EC_1$。
(1)证明:$BE \perp$平面$EB_1C_1$;
(2)若$AE=A_1E$,求二面角$B-EC-C_1$的正弦值。
(1)由题知,
因为为长方体,
所以平面,
所以,
因为与相交于点,
所以平面。
(2)已知底面是正方形,
设,,
以点为原点,,,为,,轴正方向建立空间直角坐标系,如图所示,
又因为,
则,,,,,,,,,
设平面的法向量为,
已知,,
则 即
令,则,
由(1)知,
则,
即,
解得,
则,故,
则二面角的正弦值为。
本题主要考查点、直线、平面的位置关系和空间向量的应用。
(1)为了证明直线平面,在已知的前提条件下,还需证明,因为平面,即可证得。
(2)建立空间直角坐标系,求出平面和的法向量,再利用两平面法向量的余弦值即可求出二面角的正弦值。