(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.
(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.
19.解法一:(Ⅰ)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.在直角三角形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.
(Ⅱ)连结A1D,有=
.
∵ED⊥AB,ED⊥EF,又EFAB=F, ∴ED⊥平面A1AB,
设A1到平面AED的距离为h,则·h=
·ED.
又=
=
A1A·AB=
,
=
AE·ED=
.
∴h==
. 即A1到平面AED的距离为
.
解法二:(Ⅰ)连结BG,则BG是BE在面ABD的射影,即∠A1BG是A1B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,
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AED面AA1E=AE,
∴点A1在平面AED的射影K在AE上.
设=
,则
=
=
=(-
,
,
-2).
由·
=0,即
+
+
-2=0, 解得
=
.
∴=(-
,
,-
).
∴||=
. 故A1到平面AED的距离为
.