题目内容
【题目】如图,已知圆柱的底面圆
的半径
,圆柱的表面积为
;点
在底面圆
上,且直线
与下底面所成的角的大小为
,
(1)求点到平面
的距离;
(2)求二面角的大小(结果用反三角函数值表示).
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)确定是直线
与下底面所成的角,如图以
为坐标原点,以
、
分别为
轴,面
上过点
且与
垂直的线为
轴,建立空间直角坐标系,求出平面
的一个法向量,利用距离公式,即可求点
到平面
的距离;
(2)平面的一个法向量为
,由(1)知平面
的一个法向量
,利用向量的夹角公式,即可求二面角
的大小.
解:(1)设,因为底面半径
,圆柱的表面积为
,
所以,解得
,
因为⊥底面
,所以
是
在底面
上的射影,
所以是直线
与下底面所成的角,即
,
在直角三角形中,
,
,所以
,
是底面直径,所以
,
以为坐标原点,以
、
分别为
轴,面
上过点
且与
垂直的线为
轴,建立空间直角坐标系如图所示:
则,
于是,
设平面的一个法向量为
,则
,
不妨令,则
,
所以到平面
的距离
,
所以点到平面
的距离为
;
(2)平面的一个法向量为
,
由(1)知平面的一个法向量
,
二面角的大小为
,则
,
由于二面角为锐角,所以二面角
的大小为
.
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