在120°的二面角P-a-Q的两个面P和Q内,分别有点A和点B 已知点A和点B到棱a的距离分别为2和4,且线段AB=10

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  • 解题思路:(1)如图所示,在平面P内作直线AD⊥a于点D,在平面Q内,作直线BE⊥a于点E,过点D作DC⊥a,与从点B作CB∥a相交于点C.∠ABC等于AB和a所成的角,∠ADC为两面角P-a-Q的平面角,

    利用余弦定理即可得到AC,由a⊥平面ACD,BC∥a即可得到BC⊥平面ACD,在直角△ABC中求出sin∠ABC即可;

    (2)在△ACD所在的平面内,作AF⊥CD交CD的延长线于点F,利用面面垂直的性质即可证明AF⊥平面Q,从而得到∠ABF是直线AB和平面Q所成的角.

    (1)在平面P内作直线AD⊥a于点D,在平面Q内,作直线BE⊥a于点E,

    从点D作a的垂线与从点B作a的平行线相交于点C.

    ∴∠ABC等于AB和a所成的角,

    ∠ADC为两面角P-a-Q的平面角,

    ∴∠ADC=120°,

    又AD=2,BCDE为矩形,∴CD=BE=4.

    连接AC,由余弦定理得AC2=AD2+CD2-2AD•CDcos∠ADC=22+42-2×2×4×cos120°=28.

    ∴AC=2

    7.

    又∵AD⊥a,CD⊥a,∴a⊥平面ACD,

    ∵BC∥a,∴BC⊥平面ACD,

    ∴BC⊥AC.

    在直角△ABC中,sin∠ABC=

    AC

    AB=

    7

    5,

    ∴∠ABC=arcsin

    7

    5.

    (2)在△ACD所在的平面内,作AF⊥CD交CD的延长线于点F.

    ∵平面ACD⊥平面Q,∴AF⊥平面Q.

    在△ADF中,∠ADF=60°,AD=2,∴AF=2sin60°=

    3.

    连接BF,于是∠ABF是AB和平面Q所成的角,

    在△ABF为直角三角形,

    ∴sin∠ABF=

    AF

    AB=

    3

    10.∠ABF=arcsin

    3

    10.

    点评:

    本题考点: 直线与平面所成的角;异面直线及其所成的角.

    考点点评: 熟练掌握线面与面面垂直的判定和性质定理、线面角、异面直线所成的角、余弦定理及常作的辅助线是解题的关键.