20.(本小题满分12分)

如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1,中,AD=AA1=1,AB=2,点E在棱AB上移动.

  (1)证明:D1E⊥A1D;

  (2)当E为AB的中点时,求点E到面ACD1的距离;

  (3)AE等于何值时,二面角D1-EC-D的大小为.

[思路点拨]本题涉及立体几何线面关系的有关知识,

[正确解答]解法(一)

(1)证明:∵AE⊥平面AA1DD1,A1D⊥AD1,∴A1D⊥D1E

(2)设点E到面ACD1的距离为h,在△ACD1中,AC=CD1=,AD1=

(3)过D作DH⊥CE于H,连D1H、DE,则D1H⊥CE,

  ∴∠DHD1为二面角D1-EC-D的平面角.

设AE=x,则BE=2-x

解法(二):以D为坐标原点,直线DA,DC,DD1分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,设AE=x,则A1(1,0,1),D1(0,0,1),E(1,x,0),A(1,0,0)C(0,2,0)

(1)

(2)因为E为AB的中点,则E(1,1,0),从而

,设平面ACD1的法向量为,则

也即,得,从而,所以点E到平面AD1C的距离为

(3)设平面D1EC的法向量

,∴

  令b=1, ∴c=2,a=2-x

依题意

(不合,舍去), .

∴AE=时,二面角D1-EC-D的大小为.

[解后反思]立体几何的内容就是空间的判断、推理、证明、角度和距离、面积与体积的计算,这是立体几何的重点内容,本题实质上求解角度和距离,在求此类问题中,尽量要将这些量处于三角形中,最好是直角三角形,这样计算起来,比较简单,此外用向量也是一种比较好的方法,不过建系一定要恰当,这样坐标才比较好写出来.

 0  446819  446827  446833  446837  446843  446845  446849  446855  446857  446863  446869  446873  446875  446879  446885  446887  446893  446897  446899  446903  446905  446909  446911  446913  446914  446915  446917  446918  446919  446921  446923  446927  446929  446933  446935  446939  446945  446947  446953  446957  446959  446963  446969  446975  446977  446983  446987  446989  446995  446999  447005  447013  447348 

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