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如图,直二面角D-AB-E中,四边形ABCD是边长为2的正方形,AE=EB,F为CE上的点,且BF⊥平面ACE.

(1)求证AE⊥平面BCE;

(2)求二面角B-AC-E的大小;

(3)求点D到平面ACE的距离.

答案:
解析:

  解法一:(1)平面ACE.

  ∵二面角D-AB-E为直二面角,且

  平面ABE.

   4分

  (2)连结BD交AC于C,连结FG,

  ∵正方形ABCD边长为2,∴BG⊥AC,BG=

  平面ACE,由三垂线定理的逆定理得FG⊥AC.

  是二面角B-AC-E的平面角.

  由(Ⅰ)AE⊥平面BCE,又

  ∴在等腰直角三角形AEB中,BE=.又直角

  

  ∴二面角B-AC-E等于 8分

  (3)过点E作交AB于点O.OE=1.

  ∵二面角D-AB-E为直二面角,∴EO⊥平面ABCD.

  设D到平面ACE的距离为h,

  平面BCE,

  ∴点D到平面ACE的距离为 12分

  解法二:(Ⅰ)同解法一.

  (Ⅱ)以线段AB的中点为原点O,OE所在直线为x轴,AB所在直线为y轴,过O点平行于AD的直线为z轴,建立空间直角坐标系O-xyz,如图.

  面BCE,BE面BCE,

  ,在的中点,

  

  设平面AEC的一个法向量为

  则

  解得

  令是平面AEC的一个法向量.

  又平面BAC的一个法向量为

  

  ∴二面角B-AC-E的大小为

  (Ⅲ)∵AD∥z轴,AD=2,∴

  ∴点D到平面ACE的距离


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