三、解答题
18.(本小题满分12分)
如图,在直三棱柱
中,
,
,
分别为棱
的中点,
为棱
上的点,二面角
为
.
(I)证明:
;
(II)求
的长,并求点
到平面
的距离.

本小题主要考查空间中的线面关系,解三角形等基础知识,考查空间想象能力
与思维能力.满分12分.
(I)证明:连结
,
三棱柱
是直三棱柱,
![]()
平面
,
![]()
为
在平面
内的射影.
![]()
中,
,
为
中点,
![]()
,

![]()
.
![]()
,
![]()
.
(II)解法一:过点
作
的平行线,
交
的延长线于
,连结
.
![]()
分别为
的中点,
.
又![]()
,
.
![]()
.
![]()
平面
,
![]()
为
在平面
内的射影.
![]()
.
为二面角
的平面角,
.
在
中,
,
,
.
作
,垂足为
,
,
,
![]()
平面
,
平面![]()
平面
,
![]()
平面
.
在
中,
,
,
![]()
,即
到平面
的距离为
.
![]()
,
![]()
平面
,
![]()
到平面
的距离与
到平面
的距离相等,为
.
解法二:过点
作
的平行线,交
的延长线于
,连接
.
![]()
分别为
的中点,
![]()
.
又![]()
,![]()
![]()
.
![]()
平面
,
![]()
是
在平面
内的射影,
![]()
.
![]()
为二面角
的平面角,
.
在
中,
,
,
![]()
.·················
8分
设
到平面
的距离为
,
![]()
.
![]()

,
,
,
![]()
,
![]()
,即
到平面
的距离为
.··········
12分
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