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20.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.

(Ⅰ)求证AE⊥平面BCE;

(Ⅱ)求二面角B—AC—E的大小;

(Ⅲ)求点D到平面ACE的距离.

答案

20.解法一:(Ⅰ)

平面ACE.   

∵二面角D—AB—E为直二面角,且

平面ABE.

 

 

(Ⅱ)连结BD交AC于C,连结FG,

∵正方形ABCD边长为2,∴BG⊥AC,BG=

平面ACE,

由三垂线定理的逆定理得FG⊥AC.

是二面角B—AC—E的平面角.

由(Ⅰ)AE⊥平面BCE,

∴AE⊥EB,

∴在等腰直角三角形AEB中,BE=

.

直角

∴二面角B—AC—E等于

(Ⅲ)过点E作

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,

平面BCE,

 

∴点D到平面ACE的距离为

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

解法二:(Ⅰ)同解法一.

(Ⅱ)以线段AB的中点为原点O,OE所在直线为x轴,AB所在直线为y轴,过O点平行于AD的直线为z轴,建立空间直角坐标系O—xyz,如图.

面BCE,BE面BCE,

的中点, 设平面AEC的一个法向量为

       解得

       令

是平面AEC的一个法向量.

       又平面BAC的一个法向量为

       ∴cos<

,>=-

       ∴二面角B—AC—E的大小为

(III)∵AD//z轴,AD=2,∴

∴点D到平面ACE的距离


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