问题
解答题
已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,点E为棱AB的中点,求:
(Ⅰ)D1E与平面BC1D所成角的大小;
(Ⅱ)二面角D-BC1-C的大小;
(Ⅲ)异面直线B1D1与BC1之间的距离.
答案
(Ⅰ)以A点为坐标原点,以AB,AD,AA1方向为X、Y、Z轴正方向建立空间坐标系,则E(1,0,0)D1(0,2,2)
=(-1.2,2)ED1
B (2,0,0)D(0,2,0)C1(2,2,2)
=(0,2,2)BC1
=(-2,2,0)设面BC1D的一个法向量为BD
=(x,y,z)则n1
•n1
=0 BC1
•n1
=0BD
即
取x=1得为2y+2z=0 -2x+2y=0
=(1,1,-1),n1
与ED1
所成角的余弦值等于n1
=
•n1 ED1 |
|n1|
|ED1
=--1 3× 3
,∴D1E与平面BC1D所成角θ的正弦值为3 9 3 9
D1E与平面BC1D所成角的大小为arcsin
;3 9
(Ⅱ)易知面BC1C的一个法向量
=(1,0,0),两法向量夹角余弦值为n2
=
•n1 n2 |
| × n2
||n1
=1 3
,又二面角D-BC1-C是锐二面角,∴大小为arccos3 3 3 3
(Ⅲ)∵BD∥B1D1,BD⊂面BC1D,∴B1D1∥面BC1D,,异面直线B1D1与BC1之间的距离等于B1D1到面BC1D,的距离,即为 B1到面BC1D,的距离,
=(0,0,2),BB1
在BB1
方向上的投影为n1
=
•n1 BB1 |
|n1
=2 3
,∴异面直线B1D1与BC1之间的距离2 3 3 2 3 3