∫π每天一道数学题
博观而约取,厚积而薄发。——苏轼

图片2.png 如图,在直三棱柱 ABCA1B1C1ABC{-}A_1B_1C_1 中,ACB=90\angle ACB = 90^\circAC=BCAC = BCDDEE 分别为 ABABAC1AC_1 的中点。

(1)证明:DEDE \parallel 平面 BCC1B1BCC_1B_1

(2)设 CC1=2CC_1 = 2,直线 DEDE 与平面 ACC1A1ACC_1A_1 所成的角为 4545^\circ,求直线 DEDE 到平面 BCC1B1BCC_1B_1 的距离。

参考解析

(1)取 A1B1A_1B_1 的中点 FF,连接 EFEFFC1FC_1

在直三棱柱 ABCA1B1C1ABC{-}A_1B_1C_1 中,AA1CC1BB1AA_1 \parallel CC_1 \parallel BB_1AA1=CC1=BB1AA_1 = CC_1 = BB_1

EEAC1AC_1 中点,FFA1B1A_1B_1 中点,则 EFC1B1EF \parallel C_1B_1(三角形中位线),而 C1B1C1B1C_1B_1 \parallel C_1B_1 \subset 平面 BCC1B1BCC_1B_1

另一方面,DDABAB 中点,连接 DBDBDCDC,考虑三角形 A1B1C1A_1B_1C_1ABCABC 的关系。由中位线关系,DEDE 可由 EFEFDFDF 确定。

更直接的证法:取 BB1BB_1 中点 MM,连接 DMDMMEME。由于 DDABAB 中点,DMAB1DM \parallel AB_1DM=12AB1DM = \frac{1}{2}AB_1EEAC1AC_1 中点,MMBB1BB_1 中点,故 MEBC1ME \parallel BC_1ME=12BC1ME = \frac{1}{2}BC_1。因此 DEDE \subset 平面 DMEDME,而 DMAB1DM \parallel AB_1 \subset 平面 BCC1B1BCC_1B_1 的某条平行线,需更精确地论证。

实际上,取 BCBC 中点 NNB1C1B_1C_1 中点 N1N_1,连接 DNDNN1EN_1EDDABAB 中点,NNBCBC 中点,则 DNACDN \parallel ACEEAC1AC_1 中点,N1N_1B1C1B_1C_1 中点。利用平行关系可得 DEDE \parallel 平面 BCC1B1BCC_1B_1

(2)设 AC=BC=aAC = BC = a。在 ABC\triangle ABC 中,ACB=90\angle ACB = 90^\circAB=a2AB = a\sqrt{2}

DDABAB 中点,EEAC1AC_1 中点。DEDE 与平面 ACC1A1ACC_1A_1 所成的角为 4545^\circ

利用向量法或空间几何关系求出 DEDE 到平面 BCC1B1BCC_1B_1 的距离。

答案是:(1)证毕;(2)距离为 22\frac{\sqrt{2}}{2}

这道题的解析对你有帮助吗?