解答题如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1,棱长为4,E为面A1D1DA的中心,
CF=3FC1,AH=3HD,
(1)求异面直线EB1与HF之间的距离
(2)求二面角H-B1E-A1的平面角的余弦值.
网友回答
解:如图建立直角坐标系D1-xyz,则E(2,0,2),B1(4,4,0),H(1,0,4)
(1)=(2,4,-2),=(-1,4,-3)=(-1,0,2),设=(x,y,z)
即
,取x=1,则z=-3,y=-2,
则=(1,-2,-3)
异面直线EB1与HF之间的距离为=
(2))=(2,4,-2),=(2,0,-2),=(-1,0,2),
设平面HB1E的法向量为=(x,y,z)
则即
取x=2,则y=,z=1.∴=(2,,1)
?令平面A1B1E的法向量为=(x,y,z)
则
取x=1,y=0,z=1,则为=(1,0,1)
∴|cos|==.
∵二面角H-B1E-A为钝二面角.
∴二面角H-B1E-A1的平面角的余弦值为.解析分析:(1)求出异面直线EB1与HF的方向向量,以及与它们垂直的向量,异面直线EB1与HF之间的距离等于.(2)求出平面HB1E的法向量为,平面A1B1E的法向量为,二面角H-B1E-A1的平面角的余弦值的绝对值等于夹角的余弦绝对值.点评:本题考查异面直线距离,二面角的大小计算.做题的关键是熟练掌握向量法求异面直线距离、二面角的公式与步骤,利用向量法求空间距离、空间角是向量的一个重要运用,向量的引入,为立体几何中二面角求解带来了极大的方便,题后应注意总结此法求二面角的规律.