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19. 如图,在直三棱柱ABCA1B1C1中,底面是等腰直角三角形,∠ACB=90°.侧棱AA1=2,DE分别是CC1A1B的中点,点E在平面ABD上的射影是△ABD的重心G.

(Ⅰ)求A1B与平面ABD所成角的大小(结果用反三角函数值表示);

(Ⅱ)求点A1到平面AED的距离.

答案

19.解法一:(Ⅰ)连结BG,则BGBE在面ABD的射影,即∠EBGA1B与平面ABD所成的角.

FAB中点,连结EFFC

DE分别是CC1­­A1B的中点,又DC⊥平面ABC

CDEF为矩形.

连结DFG是△ADB的重心,

GDF.在直角三角形EFD中,

EF2FG·FDFD2

EF=1,∴FD.

于是EDEG.

FC=ED=

AB=2A1B=2EB.

∴sinEBG·.

A1B与平面ABD所成的角是arcsin.

(Ⅱ)连结A1D,有.

EDABEDEF,又EFABF,    ∴ED⊥平面A1AB

A1到平面AED的距离为h,则·h·ED.

A1A·AB,   AE·ED.

h==.       即A1到平面AED的距离为.

解法二:(Ⅰ)连结BG,则BGBE在面ABD的射影,即∠A1BGA1B与平面ABD所成的角.

如图所示建立坐标系,坐标原点为O,设CA=2a,

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所成角是arccos.

(Ⅱ)由(Ⅰ)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⊥平面AA1E,又面AEDAA1E=AE,

∴点A1在平面AED的射影KAE上.

,则=(--2).

·=0,即-2=0,   解得.

=(-,-).

∴||=. 故A1到平面AED的距离为.


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