Question

已知斜三棱柱ABC-A₁B₁C₁的側(cè)面A₁ACC₁與底面ABC垂直，∠ABC=90°，BC=2，AC=2，且AC=AA₁=A₁C．
（Ⅰ）求側(cè)棱AA₁與底面ABC所成角的大��；
（Ⅱ）求側(cè)面A₁ABB₁與底面ABC所成二面角的正切值；
（Ⅲ）求側(cè)棱B₁B和側(cè)面A₁ACC₁的距離．

Answer 1

【答案】分析：（1）確定∠A₁AC為側(cè)棱AA₁與底面ABC所成的角，可得結(jié)論；
（2）取AC，AB的中點分別為M，N，連結(jié)A₁M，MN，NA₁，可得∠A₁NM即為所求二面角的平面角，從而可得結(jié)論；
（3）作BH⊥AC于點H，因為BB₁∥側(cè)面A₁ACC₁，所以點B到側(cè)面A₁ACC₁的距離即為BB₁到側(cè)面A₁ACC₁的距離，利用等面積可求．
解答：解：（1）因為側(cè)面A₁ACC₁⊥底面ABC，AA₁?側(cè)面A₁ACC₁，
側(cè)面A₁ACC_1∩底面ABC=AC
所以直線AA₁在底面ABC內(nèi)的射影為直線AC
故∠A₁AC為側(cè)棱AA₁與底面ABC所成的角
又AC=AA₁=A₁C，所以∠A₁AC=60°為所求． （4分）
（2）取AC，AB的中點分別為M，N，連結(jié)A₁M，MN，NA₁
由（1）知A₁M⊥AC
故A₁M⊥底面ABC，A₁M⊥AB
又MN∥BC，∠ABC=90°
所以MN⊥AB，又MN∩A₁M=M，所以AB⊥平面A₁MN
則∠A₁NM即為所求二面角的平面角
在RtA₁MN中，
所以，即所求二面角的正切值為3．     （8分）
（3）作BH⊥AC于點H，因為BB₁∥側(cè)面A₁ACC₁
所以點B到側(cè)面A₁ACC₁的距離即為BB₁到側(cè)面A₁ACC₁的距離．
由（1）（2）知，BH的長即為所求
在Rt∠ABC中，BH=
所以側(cè)棱B₁B和側(cè)面A₁ACC₁的距離為．        （12分）
點評：本題考查空間角，考查線面距離，考查學(xué)生分析解決問題的能力，考查學(xué)生的計算能力，屬于中檔題．