Question

如圖2-2-4,四面體ABCD中,O、E分別是BD、BC的中點,CA=CB=CD=BD=2,AB=AD=.

圖2-2-4

(1)求證:AO⊥平面BCD;

(2)求異面直線AB與CD所成角的大小;

(3)求點E到平面ACD的距離.

Answer 1

思路分析:本小題主要考查直線與平面的位置關系、異面直線所成的角以及點到平面的距離等基本知識,考查空間想象能力、邏輯思維能力和運算能力.

(1)證明:連結OC.

∵BO=DO,AB=AD,∴AO⊥BD.

∵BO=DO,BC=CD,∴CO⊥BD.

在△AOC中,由已知可得AO=1,CO=.

而AC=2,∴AO²+CO²=AC².

∴∠AOC=90°,即AO⊥OC.

∵BD∩OC=O,∴AO⊥平面BCD.

(2)解:取AC的中點M,連結OM、ME、OE,由E為BC的中點知ME∥AB,OE∥DC.

∴直線OE與EM所成的銳角就是異面直線AB與CD所成的角.

在△OME中,EM=AB=,OE=DC=1,

∵OM是Rt△AOC斜邊AC上的中線,∴OM=AC=1.

∴cos∠OEM=.∴異面直線AB與CD所成角的大小為arccos.

(3)解:設點E到平面ACD的距離為h,

∵V_E—ACD=V_A—CDE,∴h·S_△ACD=·AO·S_△CDE.

在△ACD中,CA=CD=2,AD=,

∴S_△ACD=××.

而AO=1,S_△CDE=××2²=,

∴h=AO·.

∴點E到平面ACD的距離為.