如图,直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的侧棱AA1的长为a,底面ABCD是边长AB=2a,BC=a的矩形,E为C1D1的中点.(Ⅰ)求证:平面BCE⊥平面BDE;(

发布时间:2020-08-04 18:22:54

如图,直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的侧棱AA1的长为a,底面ABCD是边长AB=2a,BC=a的矩形,E为C1D1的中点.
(Ⅰ)求证:平面BCE⊥平面BDE;
(Ⅱ)求二面角E-BD-C的大小;
(Ⅲ)求点C到平面BDE的距离.

网友回答

解:(Ⅰ)以DA为x轴,以DC为y轴,以DD1为z轴,建立空间直角坐标系,
∵直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的侧棱AA1的长为a,
底面ABCD是边长AB=2a,BC=a的矩形,E为C1D1的中点,
∴B(a,2a,0),C(0,2a,0),E(0,a,a),D(0,0,0),
,,,
设平面BDE的法向量为=(x1,y1,z1),
则,,
∴,
∴=(2,-1,1).
设平面BCE的法向量为,
则,,
∴,
∴,
∵=0-1+1=0,
∴平面BCE⊥平面BDE.
(Ⅱ)设二面角E-BD-C的平面角为θ,
∵平面EBD的法向量=(2,-1,1),平面BDC的法向量=(0,0,1),
∴cosθ=|cos<>|
=||=.
∴二面角E-BD-C的大小为arccos.
(Ⅲ)∵平面BDE的法向量=(2,-1,1),,
∴点C到平面BDE的距离d===.
解析分析:(Ⅰ)以DA为x轴,以DC为y轴,以DD1为z轴,建立空间直角坐标系,由直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的侧棱AA1的长为a,底面ABCD是边长AB=2a,BC=a的矩形,E为C1D1的中点,知,,,求出平面BDE的法向量为=(2,-1,1).设平面BCE的法向量,利用向量法能够证明平面BCE⊥平面BDE.(Ⅱ)设二面角E-BD-C的平面角为θ,由平面EBD的法向量=(2,-1,1),平面BDC的法向量=(0,0,1),利用向量法能够求出二面角E-BD-C的大小.(Ⅲ)由平面BDE的法向量=(2,-1,1),,利用向量法能够求出点C到平面BDE的距离.

点评:本题考查平面与平面垂直的证明,考查二面角的大小的求法,考查点到平面的距离,解题时要认真审题,合理地建立空间直角坐标系,注意向量法的合理运用.
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