题目内容
如图,在长方体
中,
点
在线段
上.
(Ⅰ)求异面直线
与
所成的角;
(Ⅱ)若二面角
的大小为
,求点
到平面
的距离.
解析:本题涉及立体几何线面关系的有关知识, 本题实质上求角度和距离,在求此类问题中,要将这些量归结到三角形中,最好是直角三角形,这样有利于问题的解决,此外用向量也是一种比较好的方法.
答案:解法一:(Ⅰ)连结
。由已知,
是正方形,有
。
∵
平面
,∴
是
在平面
内的射影。
根据三垂线定理,
得,则异面直线
与
所成的角为
。
作
,垂足为
,连结
,则![]()
所以
为二面角
的平面角,
.
于是![]()
易得
,所以
,又
,所以
。
设点
到平面
的距离为
.
∵
即
,
∴
,即
,∴
.
故点
到平面
的距离为
。
解法二:分别以
为
轴、
轴、
轴,建立空间直角坐标系.
(Ⅰ)由
,得![]()
设
,又
,则
。
∵
∴![]()
则异面直线
与
所成的角为
。
(Ⅱ)
为面
的法向量,设
为面
的法向量,则
![]()
![]()
∴
. ①
由
,得
,则
,即![]()
∴
②
由①、②,可取![]()
又
,所以点
到平面
的距离
。
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