Question

如圖，三棱錐D-ABC中，△ABC是邊長為4的正三角形，AD=3，E為AB的中點，AD⊥平面ABC．
（Ⅰ） 求證：平面CDE⊥平面ABD；
（Ⅱ） 求直線AD和平面CDE所成的角的大小；
（Ⅲ） 求點A到平面BCD的距離．

Answer 1

解：（Ⅰ）∵AD⊥平面ABC，CE?平面ABC∴AD⊥CE，
又∵△ABC為正三角形，E為AB的中點，
∴CE⊥AB而AB∩AD=A
∴CE⊥平面ABD，又CE?平面CDE
∴平面CDE⊥平面ABD
（Ⅱ）由（Ⅰ）得平面CDE⊥平面ABD，
∴AD在平面CDE上的射影為DE，所以∠ADE即為所成的角．
△ADE為Rt△，且AE=2，AD=3，∴∴，即直線AD與平面CDE所成的角為
（Ⅲ）取BC的中點M，連接DM，過A點在平面DAM內(nèi)作AN⊥DM于N
證得BC⊥平面DAM，所以AM⊥平面BCD
AM=，DM=，
利用等面積可知，DM•AN=DA•AM
所以
∴
分析：（Ⅰ）根據(jù)AD⊥平面ABC，可得AD⊥CE，又△ABC為正三角形，E為AB的中點，可知CE⊥AB，從而CE⊥平面ABD，故可得平面CDE⊥平面ABD；
（Ⅱ）由（Ⅰ）得平面CDE⊥平面ABD，所以AD在平面CDE上的射影為DE，故∠ADE即為所成的角，在Rt△ADE中，AE=2，AD=3，故可求直線AD與平面CDE所成的角；
（Ⅲ）取BC的中點M，連接DM，過A點在平面DAM內(nèi)作AN⊥DM于N，可證得BC⊥平面DAM，所以AM⊥平面BCD，利用DM•AN=DA•AM
可求點A到平面BCD的距離．
點評：本題以三棱錐為載體，考查線面垂直的性質，考查面面垂直，考查線面角，考查點面距離，綜合性強．