(1)求A1B与平面ABD所成角的大小(结果用反三角函数值表示);
(2)求点A1到平面AED的距离.
(1)求A1B与平面ABD所成角的大小(结果用反三角函数值表示);
(2)求点A1到平面AED的距离.
解法一:(1)连结BG,则BG是BE在面ABD的射影,即∠EBG是A1B与平面ABD所成的角.设F为AB的中点,连结EF、FC,
∵D、E分别是CC1、A1B的中点,
又DC⊥平面ABC,∴CDEF为矩形.
连结DF,G是△ADB的重心,
∴G∈DF.在Rt△EFD中,
EF2=FG·FD=FD2,
∵EF=1,
∴FD=.
于是ED=.
EG=.
∵FC=ED=,
∴AB=2,A1B=2
,EB=
.
∴sinEBG=.
∴A1B与平面ABD所成的角是arcsin.
(2)连结A1D,有.
∵ED⊥AB,ED⊥EF.
又EF∩AB=F,
∴ED⊥平面A1AB.
设A1到平面AED的距离为h,
则S△AED·h=·ED.
又=
=
A1A·AB=
,
S△AED=AE·ED=
.
∴h=,
即A1到平面AED的距离为.
解法二:(1)连结BG,则BG是BE在面ABD上的射影,即∠A1BG是A1B与平面ABD所成的角.
如上图所示,建立坐标系,坐标原点为O.设CA=2a,则A(2a,0,0),B(0,2a,0),D(0,0,1),A1(2a,0,2),E(a,a,1),G(,
,
).
∴=(
),
=(0,-2a,1).
∴·
=-
=0.解得a=1.
∴=(2,-2,2),
=(
).
∴cosA1BG==
.
∴A1B与平面ABD所成的角是arccos.
(2)由(1)有A(2,0,0),A1(2,0,2),E(1,1,1),D(0,0,1).
=(-1,1,1)·(-1,-1,0)=0,
·
=(0,0,2)·(-1,-1,0)=0,
∴ED⊥平面AA1E.又ED平面AED,
∴平面AED⊥面AA1E,又面AED∩面AA1E=AE,
∴点A1在平面AED上的射影K在AE上.
设,
则=(-λ,λ,λ-2).
由=0,
即λ+λ+λ-2=0.
解得λ=.
∴=(-
,
,-
).
∴||=
.
故A1到平面AED的距离为.