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∵直四棱柱ABCD-A₁B₁C₁D₁,∴AA₁⊥平面ABCD,矩形AA₁B₁B。
∵菱形ABCD,∴AB=AD。
∵AB=2,∠BAD=60°。∴BD=AB=2。
∵M是BB₁的中点,AA₁=4。∴BM=BB₁/2=AA₁/2=4/2=2。
∴AM=A₁M=DM=√(BD²+BM²)=√(2²+2²)=2√2,∴∠AMA₁=90°。
∴A₁D=√(AA₁²+AD²)=√(4²+2²)=2√5,S⊿AA₁D=AA₁·AD/2=4*2/2=4。
∵N是A₁D的中点,∴MN⊥A₁D,∴MN=√[DM²-(A₁D/2)²]=√[(2√2)²-(2√5/2)²]=√3,
∴S⊿A₁DM=A₁D·MN/2=2√5*√3/2=√15。
作BF⊥AD于点F。∴AA₁⊥BF,∴BF⊥平面AA₁D₁D,
∴d(M-平面AA₁D₁D)=BF=ABsin∠BAD=2sin60°=√3。
∵S⊿A₁DM·d(A-⊿A₁DM)/3=V(A-⊿AA₁D)=V(M-⊿AA₁D)=S⊿AA₁D·BF/3,
∴d(A-⊿AA₁D)=S⊿AA₁D·BF/S⊿A₁DM=4√3/√15=4/√5。
∴sin
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