如图,直二面角D-AB-E中,四边形ABCD是边长为2的正方形,AE=EB,F为CE

如图,直二面角D-AB-E中,四边形ABCD是边长为2的正方形,AE=EB,F为CE上的点,且BF⊥平面ACE.

(1)求证:AE⊥平面BCE;

(2)求二面角B-AC-E的大小;

(3)求点D到平面ACE的距离.

答案

(1)证明:∵BF⊥平面ACE,∴BF⊥AE.

∵二面角D-AB-E为直二面角,且CB⊥AB,

∴CB⊥平面ABE .

∴CB⊥AE.∴AE⊥平面BCE.

(2)解:如图,连结BD交AC于G,连结FG,

∵正方形ABCD的边长为2,

∴BG⊥AC,BG=.

∵BF⊥平面ACE,由三垂线定理的逆定理得FG⊥AC.∴∠BGF是二面角BACE的平面角.

由(1)AE⊥平面BCE,又∵AE=EB,

∴在等腰Rt△AEB中,BE=.

又∵Rt△BCE中,EC=,

∴Rt△BFG中,sin∠BGF=.

∴二面角BACE的平面角为arcsin.

(3)解:过点E作EO⊥AB交AB于点O,OE=1.

∵二面角D-AB-E为直二面角,

∴EO⊥平面ABCD.

设D到平面ACE的距离为h,∵VDACE=VEACD

S△ACE·h=S△ACD·EO.

∵AE⊥平面BCE,∴AE⊥EC.

∴h=.

∴点D到平面ACE的距离为.

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