立体几何076.如图,已知正三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱长和底面边长均为1,M是底面BC边上的中点,N是侧棱CC1上的点,且CN=2C1N
(Ⅰ)求二面角B1-AM-N的平面角的余弦值;(Ⅱ)求点B1到平面AMN的距离
本小题主要考查线面关系、二面角和点到平面距离的有关知识及空间想象能力和推理运算能力
考查应用向量知识解决数学问题的能力
(Ⅱ)过在面内作直线,为垂足
又平面,所以AMH
于是H平面AMN,故H即为到平面AMN的距离
在中,H=M
故点到平面AMN的距离为1
解法2:(Ⅰ)建立如图所示的空间直角坐标系,则(0,0,1),M(0,,0),C(0,1,0),N(0,1,),A(),所以,,,
(Ⅱ)设n=(x,y,z)为平面AMN的一个法向量,则由得故可取设与n的夹角为a,则
所以到平面AMN的距离为
7.如图,已知两个正四棱锥P-ABCD与Q-ABCD的高分别为1和2,AB=4
(Ⅰ)证明PQ⊥平面ABCD;(Ⅱ)求异面直线AQ与PB所成的角;(Ⅲ)求点P到平面QAD的距离
解法一:(Ⅰ).连结AC、BD,设
由P-ABCD与Q-ABCD都是正四棱锥,所以PO⊥平面ABCD,QO⊥平面ABCD
从而P、O、Q三点在一条直线上,所以PQ⊥平面ABCD
(II)由题设知,ABCD是正方形,所以.由(I),平面,故可以分别以直线CA、DB、QP为轴,轴,轴建立空间直角坐标系(如上图),由题设条件,相关各点的坐标分别是,,QBCPAD解法二:(Ⅰ).取AD的中点M,连结PM,QM
因为P-ABCD与Q-ABCD都是正四棱锥,所以AD⊥PM,AD⊥QM
从而AD⊥平面PQM
又平面PQM,所以PQ⊥AD
同理PQ⊥AB,所以PQ⊥平面ABCD
(Ⅱ).连结AC、BD设,由PQ⊥平面ABCD及正四棱锥的性质可知O在PQ上,从而P、A、Q、C四点共面
取OC的中点N,连结