题目内容
(本小题满分12分)
在三棱锥
中,
,
,
,侧棱
、
、
与底面
所成的角相等,点
到平面
的距离为
.
(Ⅰ)求二面角
的大小;
(Ⅱ)求点
到平面
的距离.
解法一:(Ⅰ)![]()
,
,
, ![]()
, ![]()
是
的直角三角形,
侧棱
、
、
与底面
所成的角相等,
点
在平面
内的射影是
的外心,
即斜边
的中点
……2分
取
的中点
,连
,
,
,
则
,
且
.
![]()
.又![]()
是
在平面
内的射影,
![]()
.![]()
为二面角
的平面角. ……4分
在
中,
,
,
故二面角
的大小为
. ……7分
(Ⅱ)![]()
,
,![]()
.
设点
到平面
的距离为
,则由
得:
![]()
……10分
解方程得
,
点
到平面
的距离等于
. ……13分
解法二: ![]()
,
,
, ![]()
, ![]()
是
的直角三角形,
侧棱
、
、
与底面
所成的角相等,
点
在平面
内的射影是
的外心,即斜边
的中点
. ……2分
以
为原点,
、
分别为
轴、
轴正向,以
的垂直平分线为
轴建立空间直角坐标系(如图),
![]()
,
,
,
.
![]()
,
……4分
设平面
的一个法向量为
,则
,
![]()
,令
得
, ![]()
……7分
(Ⅰ)
面
为
面,法向量为
,二面角
为锐角,记为![]()
![]()
![]()
,即![]()
故二面角
的大小为
. ……10分
(Ⅱ)![]()
,平面
的一个法向量![]()
点
到平面
的距离
.
即点
到平面
的距离等于
. ……13分
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