题目内容
(本小题满分12分,(Ⅰ)问5分,(Ⅱ)问7分)
如题(19)图,在四棱锥中,且;平面平面,;为的中点,。求:
(Ⅰ)点到平面的距离;
(Ⅱ)二面角的大小。
(Ⅰ)
(Ⅱ)
解析:
解法一:(Ⅰ)因为AD//BC,且,所以,从而A点到平面的距离等于D点到平面的距离。
因为平面故,从而,由AD//BC,得,又由知,从而为点A到平面的距离,因此在中
。
(Ⅱ)如答(19)图1,过E电作,交于点G,又过G点作
,交AB于H,故为二面角的平面角,记为,过E点作EF//BC,交于点F,连结GF,因平面,故。
由于E为BS边中点,故,在中,
,因,又,
故由三垂线定理的逆定理得,从而又可得
因此而在中,
在中,可得,故所求二面角的大小为。
解法二:
(Ⅰ)如答(19)图2,以S(O)为坐标原点,射线OD,OC分别为x轴,y轴正向,建立空间
坐标系,设,因平面
即点A在xoz平面上,因此。
又,
因AD//BC,故BC⊥平面CSD,即BCS与平面yOx重合,从而点A到平面BCS的距离为。
(Ⅱ)易知C(0,2,0),D(,0,0)。因E为BS的中点,ΔBCS为直角三角形,
知 。
设B(0,2, ),>0,则=2,故B(0,2,2),所以E(0,1,1)。
在CD上取点G,设G(),使GE⊥CD 。
由故
①
又点G在直线CD上,即,由=(),则有 ②
联立①、②,解得G=,
故=,又由AD⊥CD,所以二面角E-CD-A的平面角为向量与向量所成的角,记此角为。
因为=,,所以
,故所求的二面角的大小为 。
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