例1.如图,在四棱锥中,,平面,
且,,求点到平面的距离.
解:取的方向分别为的正方向,建立空间直角坐标系,
则,,.,
设平面的法向量为,.所以可令,点到
平面的距离=.
例2.如图,已知是正方形,平面,,
分别是的中点,求异面直线与之间的距离。
解:以为原点,建立空间直角坐标系,
,,,
,,是异面直线与的公共法向量,则即;即+=0.所以=,所以异面直线与之间的距离.
例3.如图,在直三棱柱中,底面是等腰直角三角形,.侧棱,分别是与的中点,点在平面上的射影是的重心.
求与平面所成角的大小(结果用反三角函数值表示);
求点到平面的距离.
(1)建立如图坐标系,设,则,,,,
,,则=,
,,则=,,取平面法向量为,则与夹角为与平面所成角的余角.所以cos, 所以与平面所成角为.
(2)由(1)知,设平面的法向量为,,即,即,所以令法向量.所以点到平面的距离为.
例4.过正方形的顶点A,引,若,
则平面与平面所成的二面角的大小.
解:以为原点,分别为轴轴,轴建立空间直角坐标系如图。
则, , , ,则,.设平面PCD的法向量为,,即;,即.所以可令;设平面PAB的法向量为,所以平面PAB与平面PCD所成的二面角的余弦值为.所以平面与平面所成的二面角的平面角为.
既然可以利用两个平面的法向量求两平面的夹角,也可以利用两个平面法向量证明两平面垂直.如下面的例5.可以先求两平面的法向量,再计算它们的数量积.
例5.如图,正四棱柱中,底面边长为,侧棱长为4,分别为棱的中点.
求证:平面平面
解:以为原点,分别
为建立空间直角坐标系,则, ,
,,
设平面EF的法向量为,
则=0;即.所以令=
设平面的法向量为=,,即4=0; ,即.所以可令. =0
平面平面.