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如图,在棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别是AB和BC的中点,EF与BD相交于点H,M为BB1中点

来源:学生作业帮 编辑:百度作业网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/08/13 16:35:17
如图,在棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别是AB和BC的中点,EF与BD相交于点H,M为BB1中点.
①求二面角B1-EF-B的大小;
②求证:D1M⊥平面B1EF;
③求点D1到平面B1EF的距离.
如图,在棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别是AB和BC的中点,EF与BD相交于点H,M为BB1中点
①连接B1H,∵E、F分别是AB、BC的中点,∴EF⊥BH
又BB1⊥平面ABCD,∴BH是B1H在平面ABCD的射影,∴B1H⊥EF
∴∠B1HB是二面角B1-EF-B的平面角--------------------------------------------2′
显然tan∠B1HB=
B1B
BH=
B1B

1
4BD=
B1B

1

2B1B=2
2-----------------------------4′
∴∠B1HB=arctan2
2
即二面角B1-EF-B的大小为arctan2
2-------------------------------------------5′
②∵D1M在平面ABCD的射影为BD又BD⊥EF,∴D1M⊥EF--------------------7′
连接A1M,D1M在平面A1ABB1的射影为A1M
由△A1M B1≌△B1BE知A1M⊥B1E
∴D1M⊥B1E----------------------------------------------------------------------------------9′
又B1E∩EF=E,∴D1M⊥平面B1EF---------------------------------------------------10′
(若用向量法证,相应给分)
③设B1H∩D1M于N,由②知D1N⊥平面B1EF
∴D1N的长即为D1到平面B1EF的距离
连接B1D1,则在Rt△B1D1M中
D1N=
D1B12
D1M=
2a2