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.在线课程
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)
∴
,
.设平面EB1D的法向量为
1=(x,y,z),则
即
,不妨取
1=(1,-2,1).同理,平面B1CD的法向量
2=(-1,0,1).…(3分)∵
1•
2=-1+1=0,∴平面EB1D⊥平面B1CD. …(4分)(2)解由(1)得平面B1CD的法向量
2=(-1,0,1),又平面CDE的法向量
=(0,0,1),∴
…(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
2=(-1,0,1),又
∴点E到平面B1CD的距离为
…(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.
分析:(1)建立如图所示的空间直角坐标系D-xyz.求出平面EB1D的法向量
1,和平面B1CD的法向量
2,根据两个法向量的数量积为0,互相垂直,得到平面EB1D⊥平面B1CD;(2)由(1)中平面B1CD的法向量
2,结合平面CDE的法向量
=(0,0,1),代入向量夹角公式,即可求出二面角B1-CD-E的大小;(3)由(1)中平面B1CD的法向量
2,代入点E到平面B1CD的距离公式d=
,可得点E到平面B1CD的距离.点评:本题考查的知识点是用空间向量表示平面间的夹角,点到平面之间的距离计算,向量语言表述面面垂直,平行关系,其中建立适当的空间直角坐标系,将空间点,线,面之间的关系问题转化为向量问题是解答此类问题的关键.