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
面
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
(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。
由,得
,又
,所以面
,交线为AD(找到了垂面)。
过A1作于H,则
,所以
的长度就是点A1到平面
的距离。
在中,
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,
得即为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。
设,则A(2a,0,0),B(0,2a,0),D(0,0,1),A1(2a,0,2),E(a,a,1),
,
所以
由,
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。
设,则
由,即
,得
所以
故点A1到平面AED的距离为。