19. (本小题满分12分)如图,直四棱柱 ABCD — A 1 B 1 C 1 D 1 的高为3,底面是边长为4且∠

1个回答

  • 60°,

    解法一:

    (1) 过O作OF⊥BC于F,连接O 1F,

    ∵ OO 1⊥面 AC ,∴ BC ⊥ O 1F,

    ∴∠O 1F O是二面角O 1-BC-D的平面角,········ 3分

    ∵ OB = 2,∠ OBF = 60°,∴ OF =

    在Rt△ O 1OF 中,tan∠ O 1FO =

    ∴∠ O 1FO ="60°" 即二面角 O 1— BC — D 的大小为60°············· 6分

    (2) 在△ O 1AC 中, OE 是△ O 1AC 的中位线,∴ OE ∥ O 1C

    ∴ OE ∥ O 1BC ,∵ BC ⊥面 O 1OF ,∴面 O 1BC ⊥面 O 1OF ,交线 O 1F .

    过 O 作 OH ⊥ O 1F 于 H ,则 OH 是点 O 到面 O 1BC 的距离,··········· 10分

    ∴ OH =

    ∴点 E 到面 O 1BC 的距离等于

    ················ 12分

    解法二:

    (1) ∵ OO 1⊥平面 AC ,

    ∴ OO 1⊥ OA , OO 1⊥ OB ,又 OA ⊥ OB ,········· 2分

    建立如图所示的空间直角坐标系(如图)

    ∵底面 ABCD 是边长为4,∠ DAB = 60°的菱形,

    ∴ OA = 2

    , OB = 2,

    则 A (2

    ,0,0), B (0,2,0), C (-2

    ,0,0), O 1(0,0,3)··· 3分

    设平面 O 1BC 的法向量为

    =( x , y , z ),则

    ,则 z = 2,则 x =-

    , y = 3,

    =(-

    ,3,2),而平面 AC 的法向量

    =(0,0,3)········ 5分

    ∴ cos<

    >=

    设 O 1- BC - D 的平面角为α, ∴cosα=

    ∴α=60°.

    故二面角 O 1- BC - D 为60°.······················ 6分

    (2) 设点 E 到平面 O 1BC 的距离为 d ,

    ∵E是O 1A的中点,∴

    =(-

    ,0,

    ),············· 9分

    则d=

    ∴点 E 到面 O 1BC 的距离等于

    .···················· 12分