如图,在棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E为AB的中点.(1)证明:平面EB1D⊥平面B1CD;(2)求二面角B1-CD-E的大小;(3)求点E到平面B1CD的距离.-数学

题目简介

如图,在棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E为AB的中点.(1)证明:平面EB1D⊥平面B1CD;(2)求二面角B1-CD-E的大小;(3)求点E到平面B1CD的距离.-数学

题目详情

如图,在棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E为AB的中点.
(1)证明:平面EB1D⊥平面B1CD;
(2)求二面角B1-CD-E的大小;
(3)求点E到平面B1CD的距离.360优课网
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案


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证明:(1)建立如图所示的空间直角坐标系D-xyz.
∵E(2,1,0),C(0,2,0),B1(2,2,2)
EB1
=(0, 1, 2)
ED
=(-2, -1, 0)

设平面EB1D的法向量为
n
1=(x,y,z),则
n1
EB1
=0
n1
ED
=0

y+2z=0
-2x-y=0
,不妨取
n
1=(1,-2,1).
同理,平面B1CD的法向量
n
2=(-1,0,1).…(3分)
n
1•
n
2=-1+1=0,∴平面EB1D⊥平面B1CD.   …(4分)

(2)解由(1)得平面B1CD的法向量
n
2=(-1,0,1),
又平面CDE的法向量
n
=(0,0,1),∴cos<
m
n
>=
n2
n
|
n2
|•|
n
|
=class="stub"1
2
•1
=
2
2
…(7分)
∴二面角E-B1C-D的大小为45°. …(8分)
(3)由(1)得平面B1CD的法向量
n
2=(-1,0,1),又
DE
=(2,1,0)

∴点E到平面B1CD的距离为
|
n
2
DE
|
|
n
2
|
=class="stub"2
2
=
2
…(12分)
说明:采用其它方法进行解答的,按每小题(3分),根据作答情况酌情给分.

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