8.正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为a,E是CC1的中点,则E到A1B的距离是 (D )
A. a B. a C. a D. a
7. 一个山坡面与水平面成1200的二面角,坡脚的水平线为AB,甲沿山坡自P朝垂直于AB的方向走30m,同时乙沿水平面自Q朝垂直于AB的方向走30m,P、Q都是AB上的点,若PQ=10m,这时甲、乙2个人之间的距离为 ( B )
A. B. C. D.
6.△ABC中,AB=9,AC=15,∠BAC=120°.△ABC所在平面外一点P到三个顶点的距离都是14,那么点P到
平面ABC的距离为 (A )
?A.7? B.9? C.11 D.13
5..如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1的侧面AB1内有一动点P到直线A1B1与
直线BC的距离相等, 则动点P所在的曲线形状为 ( C )
4..已知平面∥平面,直线l,点P∈l,平面、间的距离为a,则在内到点P的距离为c,且到直线l的距离为b (a<b<c)的点的轨迹 ( D? )
?A.是一个圆? B.是两条直线 ?C.不存在? D.是四个点
3.正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,E、F分别为BB1、CD的中点,则点F到平面A1D1E的距离为( C )
?A. B.? C. ?D.
2.正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,O是A1C1的中点,则点O到平面ABC1D1的距离为( B )
A.? B.? C. D.
1.如图所示,在空间直角坐标系中,有一棱长为a的正方
体ABCO-A′B′C′D′,A′C的中点E与AB的中点F的距离为(B )
?A.? B.? C.a? D.a
3.AB⊥平面BCD,DC⊥CB,AD与平面BCD所成的角为30°,且AB=BC.
求AD与平面ABC所成角的大小.( 45°)
例1如图所示,过正方形ABCD的顶点A作PA⊥平面ABCD,设PA=AB=a,求: (1)二面角B-PC-D的大小; (2)平面PAB和平面PCD所成二面角的大小.
解 (1)∵PA⊥平面ABCD,BD⊥AC,∴BD⊥PC(三垂线定理)
在平面PBC内,作BE⊥PC,E为垂足,连结DE,得PC⊥平面BED,
从而DE⊥PC,即∠BED是二面角B-PC-D的平面角.
在Rt△PAB中,由PA=AB=a,得PB=a. ∵PA⊥平面ABCD,BC⊥AB,
∴BC⊥PB(三垂线定理) ∴PC=
在Rt△PBC中,BE=同理DE=.
在△BDE中,根据余弦定理,得 ?cos∠BED=.
∴∠BED=120°,即二面角B-PC-D的大小为120°.
(2)过P作PQ∥AB,则PQ平面PAB. ∵AB∥CD,∴PQ∥CD,PQ平面PCD.
∵PA⊥AB,∴PA⊥PQ ∵PA⊥平面ABCD,CD⊥AD.
∴CD⊥PD即QP⊥PD, 则∠APD即为所求的二面角,
∵PA=AD=a,PA⊥AD, ∴∠APD=45°? 即所求的二面角的大小为45°.
例2(2008·重庆理,19)如图所示,在△ABC中,B=90°,AC=,D、E两点分别在AB、AC上,使=2,
DE=3.现将△ABC沿DE折成直二面角.求: (1)异面直线AD与BC的距离;(2)二面角A-EC-B的大小。
解 方法一 (1)在图(1)中,因, 故DE∥BC. 又因为B=90°,从而AD⊥DE. 在图(2)中,因二面角A-DE-B是直二面角,AD⊥DE,故AD⊥底面DBCE,从而AD⊥DB.而DB⊥BC,故DB为异面直线AD与BC的公垂线. 下面求DB的长,在图(1)中,
由=2,得.
又已知DE=3,从而BC=DE=.
AB==6.
因为,所以DB=2. 故异面直线AD与BC的距离为2. (2)在图(2)中,过D作DF⊥CE,交CE的延长线于点F,连接AF,由(1)知,AD⊥底面DBCE.由三垂线定理知AF⊥FC, 故∠AFD为二面角A-EC-B的平面角.在底面DBCF中,∠DEF=∠BCE, DB=2,EC=,
因此sin∠BCE=,从而在Rt△DFE中,DE=3,
DF=DEsin∠DEF=DEsin∠BCE=3·. 在Rt△AFD中,AD=4,tan∠AFD=.
因此所求二面角A-EC-B的大小为arctan.
方法二 (1)同方法一.
(2)由(1)可知,以D点为坐标原点,的方向为x、y、z轴的正方向建立空间直角坐标系,
如图(3),则D(0,0,0),A(0,0,4),C,E(0,3,0),
=(-2,-,0),=(0,0,-4),过D作DF⊥CE,交CE的延长线于点F,连接AF.
设F(x0,y0,0),从而=(x0,y0,0). =(x0,y0-3,0).由DF⊥CE,得 ? =0,即2x0+y0=0. ①
又由∥,得. ②
联立①,②,解得x0=-,y0=, 即F,得.
因为·(-2)+·=0,
故AF⊥CE.又因为DF⊥CE, 所以∠DFA为所求的二面角A-EC-B的平面角.因为,
所以=4, 所以tan∠AFD=
因此所求二面角A-EC-B的大小为arctan.
例3(2008·海南理,18)如图所示,已知点P在正方体ABCD-A′B′C′D′的对角线BD′上,∠PDA=60°.
(1)求DP与CC′所成角的大小; (2)求DP与平面AA′D′D所成角的大小.
解 如图所示,以D为原点,DA为单位长度建立空间直角坐标系D-xyz.
则=(1,0,0),=(0,0,1).连接BD,B′D′.在平面BB′D′D中, 延长DP交B′D′于H.
设=(m,m,1)(m>0),由已知〈,〉=60°,
由·=||||cos〈,〉,可得2m=.
解得m=,所以=.
(1)因为cos〈,〉= 所以〈,〉=45°,
即DP与CC′所成的角为45°.
(2)平面AA′D′D的一个法向量是=(0,1,0).
因为cos〈,〉=,
所以〈,〉=60°, 可得DP与平面AA′D′D所成的角为30°.
例4如图所示,AF、DE分别是⊙O、⊙O1的直径,AD与两圆所在的平面均垂直,AD=8.BC是⊙O
的直径,AB=AC=6,OE∥AD.
(1)求二面角B-AD-F的大小;
(2)求直线BD与EF所成的角的余弦值.
解 (1)∵AD与两圆所在的平面均垂直,
∴AD⊥AB,AD⊥AF,
故∠BAF是二面角B-AD-F的平面角.
依题意可知,四边形ABFC是正方形,
∴∠BAF=45°.
即二面角B-AD-F的大小为45°;
(2)以O为原点,CB、AF、OE所在直线为坐标轴,建立空间直角坐标系(如图所示),
则O(0,0,0),A(0,-3,0),
B(3,0,0),D(0,-3,8),
E(0,0,8),F(0,3,0),
∴=(-3,-3,8),
?=(0,3,-8).
?cos〈,〉=
设异面直线BD与EF所成角为,则
?cos=|cos〈〉|=.
即直线BD与EF所成的角的余弦值为.
2.一副三角板如图拼接,使两个三角板所在的平面互相垂直.如果公共边AC=a,则异面直线AB与CD的距离是(C )?A. B.a? C.? D.
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