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在120°的二面角a-l-β中,A∈a,B∈β,已知点A和B到棱l的距离分别为2和4,且AB=10,求:

  (1)直线AB与棱l所成的角;

  (2)直线AB与平面β所成的角;

(3)求异面直线AB与l的距离.

答案:
解析:

(1)分别在平面a和β上.作AC⊥l,BD⊥l,垂足为C和D,再在β上过C作CE∥DB且CE=DB,再连BE,从BD⊥l知EC⊥l,则∠ACE是二面角a-l-β的平面角,即∠ACE=1200.

从作法知,四边形BDCE是矩形,且l⊥平面ACE,于是BE⊥平面ACE,则BE⊥AE,△ABE是直角三角形,又△ACE中AC=2,EC=BD=4,∠ACE=120°

则AE=,由于BE∥l,故∠ABE是直线AB与棱l所成的角,所以在Rt△ABE中sin∠ABE=,故∠ABE=arcsin.

对于(2)的解决中,首先要作出直线AB在平面β上的射影,从l⊥平面ACE知,平面ACE⊥平面β和a,从A点作到β上的射影,其垂足必然在平面ACE与β的交线上,由于△ACE中,∠ACE为120°是一个钝角,所以作AA′⊥CE,其射影A′一定落在CE的反向延长线上,所以AA′=ACsin(180°-120°)=2sin60°=.连A′B,则∠ABA′就是AB与平面β所成的角,sin∠ABA′=,

∴ABA′=arcsin.

(3)易知l∥平面ABE,于是l与AB的距离转化为求直线l到平面ABE的距离,由于平面ACE⊥平面ABE,于是自C作CF⊥AE,垂足为F,则CF⊥平面ABE,在△ACE中利用面积可建立关系式CF·2·=2·4·sin120°,得CF=.


练习册系列答案
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