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(2008•长宁区二模)在长方体ABCD-A1B1C1D1中(如图),AD=AA1=1,AB=3,点E是棱AB上的点,当AE=2EB时,求异面直线AD1与EC所成角的大小,并求此时点C到平面D1DE的距离.
分析:(解法一):以DA为x轴,以DC为y轴,以DD1为z轴,建立空间直角坐标系则E(1,2,0),A(1,0,0),D(0,0,0),D1(0,0,1),C(0,3,0),由向量法能求出异面直线AD1与EC所成角的大小.
设点C到平面DED1的距离为h,S△DED1=
1
2
D1D•DE=
1
2
×1×
5
=
5
2
S△DEC=
1
2
×3×1=
3
2
,由VC-DED1=VD1-DEC,能求出点C到平面D1DE的距离.
(解法二)作AE'∥CE交CD于E',则∠D1AE′的大小即为异面直线AD1与EC所成角的大小.由AB=3,AE=2EB,知EB=1,DE′=1,因为AD=DD1=1,所以AE′=D1E′=
2
AD1=
2
,所以△AD1E'为正三角形,由此能求出异面直线AD1与EC所成角的大小.
设点C到平面DED1的距离为h,S△DED1=
1
2
D1D•DE=
1
2
×1×
5
=
5
2
S△DEC=
1
2
×3×1=
3
2
,由VC-DED1=VD1-DEC,能求出点C到平面D1DE的距离.
解答:解:(解法一):(如图)以DA为x轴,以DC为y轴,以DD1为z轴,建立空间直角坐标系.
∵AB=3,AE=2EB,
∴EB=1,AE=2,
则E(1,2,0),A(1,0,0),D(0,0,0),D1(0,0,1),C(0,3,0),---(2分)
AD1
=(-1,0,1)
EC
=(-1,1,0)

AD1
EC
的夹角为θ,
cosθ=
1+0+0
2
2
=
1
2

θ=
π
3
,…..(5分)
从而异面直线AD1与EC所成角的大小为
π
3
.…..(6分)
设点C到平面DED1的距离为h,
S△DED1=
1
2
D1D•DE=
1
2
×1×
5
=
5
2
,(8分).
S△DEC=
1
2
×3×1=
3
2
,(10分)
VC-DED1=VD1-DEC
1
3
×
5
2
h=
1
3
×
3
2
×1

h=
3
5
5
.….(12分)
(解法二)作AE'∥CE交CD于E',
则∠D1AE′的大小即为异面直线AD1与EC所成角的大小.(2分)
∵AB=3,AE=2EB,
∴EB=1,
∴DE′=1,
因为AD=DD1=1,
所以AE′=D1E′=
2
,(4分)
AD1=
2

所以△AD1E'为正三角形,
D1AE/=
π
3

从而异面直线AD1与EC所成角的大小为
π
3
.(6分)
设点C到平面DED1的距离为h,
S△DED1=
1
2
D1D•DE=
1
2
×1×
5
=
5
2
,(8分).
S△DEC=
1
2
×3×1=
3
2
,(10分)
VC-DED1=VD1-DEC
1
3
×
5
2
h=
1
3
×
3
2
×1

h=
3
5
5
.(12分)
点评:本题考查点、线、面间距离的计算,解题时要认真审题,仔细解答,注意合理地进行等价转化.
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