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如图所示,正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AA1=2AB=4,点E在CC1上且C1E=3EC

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/05/18 09:26:10
如图所示,正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AA1=2AB=4,点E在CC1上且C1E=3EC
(1)求异面直线BE、AB1所成的角的大小;
(2)求A1到截面BDE的距离;
(3)求二面角A1-DE-B的大小.
以DA,DC,DD1分别为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系D-xyz.
则D(0,0,0),B(2,2,0),C(0,2,0),E(0,2,1),A1(2,0,4),A(2,0,0),B1(2,2,4),

DE=(0,2,1),

DB=(2,2,0),

A1C=(−2,2,−4),

DA1=(2,0,4)
(1)

BE=(−2,0,1),

AB1=(0,2,4)
设异面直线BE、AB1所成的角的大小为α,则cosα=
4

5×2
5=
2
5,
∴α=arccos
2
5
(2)证明:∵

A1C•

DB=−4+4+0=0,

A1C•

DE=0+4−4=0,
∴A1C⊥BD,A1C⊥DE
又DB∩DE=D,∴A1C⊥平面DBE
设C到截面BDE的距离为h,则有
∵VC-BDE=VE-BCD,∴h=

6
6
∵A1C=2
6
∴A1到截面BDE的距离为
11
6
6;
(3)由(2)知向量

A1C为平面DBE的一个法向量
设平面DA1E的法向量n=(x,y,z)
由 n⊥

DE,n⊥

DA1得2y+z=0,2x+4z=0
令z=-2,得x=4,y=1,
∴n=(4,1,-2)
又二面角A1-DE-B为锐角
∴二面角A1-DE-B的余弦值为

14
42