高中数学——求立体几何中的点到平面的距离问题

2017年11月15日 浏览:

一、直接法

根据空间图形的特点和性质,找到垂足的位置,直接向平面引垂线,构造可解的直角三角形求解。

例1、已知斜三棱柱的侧面与底面ABC垂直,,且;(I)求侧棱与底面ABC所成角的大小;(II)求侧面与底面ABC所成二面角的大小;(III)求顶点C到侧面的距离。

解析:(I)如图,取AC中点D,易得侧棱与底面ABC所成的角为

(II)由于底面ABC,过D作于E,连,知,则为所求二面角的平面角。易求得

(III)要求C到平面的距离,可直接作于H,CH的长就是点到平面的距离。关键是怎样求CH的长。注意到,连BH,则由三垂线定理得,即为二面角的平面角。由(II)知,所以为所求。

二、找垂面法

找(作)出一个过该点的平面与已知平面垂直,然后过该点作其交线的垂线,则得点到平面的垂线段。

例2、正三棱柱的底面边长为2,侧棱长为的中点为D。(1)求证平面;(2)求点B到平面的距离。

科法技点公件e96f4436广860f-司限智优途慧东元软升网6c060ae8有学

解析:(1)连相交于O,连DO。由三角形中位线定理易得,则

(2)由于O为的中点,所以点B到平面的距离等于点A1到平面的距离。

,得,又,所以面,交线为AD(找到了垂面)。

过A1于H,则,所以的长度就是点A1到平面的距离。

中,

所以点B到平面的距离为

三、转化法

当由点向平面引垂线发生困难时,可利用线面平行或面面平行转化为直线上(平面上)其他点到平面的距离。

例3、已知ABCD是边长为4的正方形,E、F分别是AB、AD的中点,GC垂直于ABCD所在平面,且GC=2,求点B到平面EFG的距离。

解析:如图,连AC分别与BD相交于O,与EF相交于H,由EF//BD,得BD//平面EFG。所以O到平面EFG的距离就是B到平面EFG的距离。易证平面平面GEF,交线为GH。在中,过O作于K,则OK长就是B到平面EFG的距离。利用相似三角形,易得



四、等积法

即利用三棱锥的换底法,通过积体计算得到点到平面的距离.本法具有设高不作高的特殊功效,减少了推理,但计算较为复杂。

例4、同例3。

技点90ca优司科法元公31ce升件e96f4436东心的-网6c060ae80c3f0d71学慧47a8有方广860f限智途软 解析:设B到面EFG的距离为h,

由于

所以

另一方面,

所以

即为B到平面GEF的距离。

五、坐标向量法

通过建立空间直角坐标系,用空间向量求模长的知识可求得点到平面的距离。

例5、如图,在直三棱柱中,底面是等腰直角三角形,,侧棱,D、E分别是CC1与A1B的中点,点E在平面ABD上的射影是的重心G。(I)求A1B与平面ABD所成角的大小(结果用反三角函数表示);(II)求点A1到平面AED的距离。

解析:(I)易知为A1B与平面ABD所成的角。不难求出

(II)分别以CA、CB、CC1为x轴、y轴、z轴,建立如图4所示的空间直角坐标系。

,则A(2a,0,0),B(0,2a,0),D(0,0,1),A1(2a,0,2),E(a,a,1),

所以

解得a=1。

所以A(2,0,0),A1(2,0,2),E(1,1,1)

易证平面平面,交线为AE,所以点A1在平面AED内的射影H在AE上。

,则

,即,得

所以

故点A1到平面AED的距离为