279.  在直三棱柱ABC-A′B′C′中,∠BAC=90°,AB=BB′=1,直线B′C与平面ABC成30°的角.(如图所示)

(1)求点C′到平面AB′C的距离;(2)求二面角B-B′C-A的余弦值.

解析:(1)∵ABC-A′B′C′是直三棱柱,∴A′C′∥AC,AC平面AB′C,∴A′C′∥平面AB′C,于是C′到平面AB′C的距离等于点A′到平面AB′C的距离,作A′M⊥AB′于M.由AC⊥平面AB′A′得平面AB′C⊥平面AB′A′,∴A′M⊥平面AB′C,A′M的长是A′到平面AB′C的距离.

∵AB=B′B=1,⊥B′CB=30°,∴B′C=2,BC=,AB′=,A′M==.即C′到平面AB′C的距离为;

(2)作AN⊥BC于N,则AN⊥平面B′BCC′,作NQ⊥B′C于Q,则AQ⊥B′C,∴∠AQN是所求二面角的平面角,AN==,AQ==1.∴sin∠AQN==,cos∠AQN=.

说明  利用异面直线上两点间的距离公式,也可以求二面角的大小,如图,AB=BB′=1,∴AB′=,又∠B′CB=30°,

∴BC=,B′C=2,AC=.作AM⊥B′C于M,BN⊥B′C于N,则AM=1,BN=,

CN=,CM=1,∴MN=.∵BN⊥B′C,AM⊥B′C,∴BN与AM所成的角等于二面角B-B′C-A的平面角.设为θ.由AB2=AM2+BN2+MN2-2AM×BN×cosθ得cosθ==.

280  如图所示,四棱锥P-ABCD的底面是边长为a的菱形,∠A=60°,PC⊥平面ABCD,PC=a,E是PA的中点.

(1)求证平面BDE⊥平面ABCD.(2)求点E到平面PBC的距离.(3)求二面角A-EB-D的平面角大小.

解析:(1)设O是AC,BD的交点,连结EO.

∵ABCD是菱形,∴O是AC、BD的中点,

∵E是PA的中点,∴EO∥PC,又PC⊥平面ABCD,

∴EO⊥平面ABCD,EO平面BDE,∴平面BDE⊥平面ABCD.

(2)EO∥PC,PC平面PBC,

∴EO∥平面PBC,于是点O到平面PBC的距离等于E到平面PBC的距离.

作OF⊥BC于F,

∵EO⊥平面ABCD,EO∥PC,PC平面PBC,∴平面PBC⊥平面ABCD,于是OF⊥平面PBC,OF的长等于O到平面PBC的距离.

由条件可知,OB=,OF=×=a,则点E到平面PBC的距离为a.

(3)过O作OG⊥EB于G,连接AG  ∵OE⊥AC,BD⊥AC  ∴AC⊥平面BDE

∴AG⊥EB(三垂线定理)  ∴∠AGO是二面角A-EB-D的平面角

∵OE=PC=a,OB=a   ∴EB=a.∴OG==a  又AO=a.

∴tan∠AGO==∴∠AGO=arctan.

评析  本题考查了面面垂直判定与性质,以及利用其性质求点到面距离,及二面角的求法,三垂线定理及逆定理的应用.

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