如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,棱AD=DC=3,DD1=4,E是A1A的中点.(Ⅰ)求证:A1C∥平面BED;(Ⅱ)求二面角E-BD-A的大小;(Ⅲ)求

发布时间:2020-07-31 22:33:13

如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,棱AD=DC=3,DD1=4,E是A1A的中点.
(Ⅰ)求证:A1C∥平面BED;
(Ⅱ)求二面角E-BD-A的大小;
(Ⅲ)求点E到平面A1BCD1的距离.

网友回答

解:(I)如图建立空间直角坐标系,取BD的中点O,
连接EO.
A1(0,0,4),C(3,3,0),
E(0,0,2),O((2分)

∵,∴A1C∥EO.
∵EO?平面BED,A1C?平面BED,
∴A1C∥平面BED.(5分)
(II)由于AE⊥平面ABCD,
则就是平面ABCD的法向量.(6分)
B(3,0,0),D(0,3,0),

设平面EBD的法向量为.
由得
令z=3,则.(7分)

∴二面角E-BD-A的大小为arrccos.(9分)
(III)D1(0,3,4),则,
设平面A1BCD1的法向量为.

解得令z'=3,则=(-4,0,-3).
即点E到平面A1BCD1的距离是.
又.(14分)
解析分析:因为是一个长方体,很容易建立空间直角坐标系,(I)先求得相关点的坐标A1(0,0,4),C(3,3,0),E(0,0,2),O(,从而得到向量的坐标,然后由共线向量定理证明即可.(II)分别求得二个半平面的一个法向量即可,由于AE⊥平面ABCD,则就是平面ABCD的法向量.B(3,0,0),D(0,3,0),再求得平面EBD的一个法向量为,用向量的夹角公式求解.(III)先求平面A1BCD1的法向量,再由点E和平面内一点构建向量,利用向量距离公式求解.

点评:本题主要考查用空间坐标法来求二面角,线面平行,点到平面的距离等,作为向量法在解决立体几何中的平行,垂直,角和距离有不可比拟的优越性,要灵活运用.
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