题目内容
(13分)如图,已知正三棱柱
的底面正三角形的边长是2,D是
的中点,直线
与侧面
所成的角是
.
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231439380821186.gif)
⑴求二面角
的大小;
⑵求点
到平面
的距离.
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938004497.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938020230.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938036229.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938051314.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938067213.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231439380821186.gif)
⑴求二面角
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938098415.gif)
⑵求点
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938114196.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938129266.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938145556.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938160521.gif)
解:⑴设侧棱长为
,取BC中点
,则
面
.∴
…2分
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231439382541577.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231439382701483.gif)
∴
解得
…3分 过
作
于
,连
,
则
.
为二面角
的平面角…5分
∵![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938426291.gif)
,
,
∴
故二面角
的大小
为
…7分
⑵由⑴知
面
,∴面
面
…9分
过
作
于
,则
面
…11分
∴
∴
到面
的距离为
…13分
解法二:⑴求侧棱长
…3分 如图建立空间直角坐标系,则
,
,
,
设
是平面
的一个法向量,则由
得
…5分 而
是面
的一个法向量
∴
.而所求二面角为锐角,
即二面角
的大小为
…8分
⑵∵
∴点
到面
的距离为
…12分
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938176183.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938192197.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938207348.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938223314.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938238441.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231439382541577.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231439382701483.gif)
∴
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938285866.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938301272.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938192197.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938332306.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938348194.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938379222.gif)
则
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938379414.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938394371.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938098415.gif)
∵
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938426291.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938441599.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938457408.gif)
∴
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938472633.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938098415.gif)
为
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938504406.gif)
⑵由⑴知
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938535260.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938550351.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938550363.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938129266.gif)
过
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938192197.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938613403.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938613197.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938628244.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938129266.gif)
∴
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938831725.gif)
∴
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938114196.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938129266.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938160521.gif)
解法二:⑴求侧棱长
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938301272.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938894477.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938909343.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938925339.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938940376.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938987445.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938129266.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143939003675.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143939018530.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143939034544.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143939065256.gif)
∴
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231439390811036.gif)
即二面角
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938098415.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938145556.gif)
⑵∵
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143939112534.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938114196.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143938129266.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823143939268750.gif)
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