中,以向量为工具,利用空间向量坐标及数量积,求两异面直线所成的角是立体几何中的常见问题和处理手段.18.解:(1)略.(2)如图,建立空间直角坐标系Dxyz则知B(1,1,0)E11F0,
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设
xyz是平面BDEF的法向量
1由
DB
DFDB110DF012
DBxy0xy得则11
DFyz0z2y2
令y1得
11.设点A1在平面BDFE上的射影为H,连结A1D,知A1D是平面BDFE的斜线段.
13A1D101AD
1101122
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13又A1D12O2122
12122223A1D
2cosA1DA1H232A1D
222A1HA1DcosA1DA1H212
即点A1到平面BDFE的距离为1.(3)由(2)知,A1H1,又A1D2,则△A1HD为等腰直角三角形,
A1DHDA1H45
A1H平面BDFEHD是A1D在平面BDFE上的射影A1DH就是直线A1D与平面BDFE所成的角A1DH45
19.解:建立坐标系如图,则A200、B220,C020,
zC1
D1A1202,B1222,D1002,E210,AC222,1D1E212,AB020,BB1002.
(Ⅰ)不难证明A1C为平面BC1D的法向量,A1B1
A1CD1E3∵cosA1CD1E9A1CD1E
x∴D1E与平面BC1D所成的角的大小为
DAEB
yC
arccos(即arcsi
3)3.299
(Ⅱ)A1C、AB分别为平面BC1D、BC1C的法向量,
A1CAB3∵cosA1CAB,∴二面角D-BC1-C的大小为arccos3.33A1CAB
A1CBB123(Ⅲ)∵B1D1∥平面BC1D,∴B1D1与BC1之间的距离为d.3A1C
20.证明(1)用纯粹的几何方法要辗转证明EF∥AC,EG∥B1C,FG∥AB1来证明,而我们借用向量法使问题代数化,运算简洁,思路简单明了.
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1分析:要证平面EFG平面ACB1,由题设知只要证BD1垂直平面ACB1即可.证明:以D为坐标原点,建立空间直角坐标系,如图5,r