Question

3．如圖，等邊三角形ABC與等腰直角三角形DBC公共邊BC，BC=$\sqrt{2}$，DB=DC，AD=$\sqrt{3}$．
（1）求證：BC⊥AD；
（2）求點B到平面ACD的距離．

Answer 1

分析 （1）取BC的中點為E，連接AE、DE．通過證明BC⊥平面AED，然后證明BC⊥AD．
（2）設(shè)點B到平面ACD的距離為h．由余弦定理求出cos∠ADE，求出底面面積，利用棱錐的體積的和，轉(zhuǎn)化求解即可．

解答 解：（1）證明：取BC的中點為E，連接AE、DE．
$\left.\begin{array}{l}由△ABC為等邊三角形⇒BC⊥AE\\ 由DB=DC⇒DE⊥BC\\ 又AE∩DE=E\end{array}\right\}$，
$\left.\begin{array}{l}⇒BC⊥平面AED\\ 又AD⊆平面AED\end{array}\right\}⇒BC⊥AD$…（5分）
（2）設(shè)點B到平面ACD的距離為h．
由$AD=\sqrt{3，}AC=\sqrt{2}，CD=1⇒A{D^2}=A{C^2}+C{D^2}$，
$⇒△ADC是直角三角形⇒{S_{△ADC}}=\frac{1}{2}×1×\sqrt{2}=\frac{{\sqrt{2}}}{2}$，
在△ADE中，$AE=\frac{{\sqrt{6}}}{2}，DE=\frac{{\sqrt{2}}}{2}，AD=\sqrt{3}$
由余弦定理AD²=AE²+DE²-2AE•DE•cos∠ADE
$⇒cos∠AED=-\frac{{\sqrt{3}}}{3}⇒sin∠AED=\frac{{\sqrt{6}}}{3}$，
$⇒{S_{△AED}}=\frac{1}{2}×\frac{{\sqrt{6}}}{2}×\frac{{\sqrt{2}}}{2}×\frac{{\sqrt{6}}}{3}=\frac{{\sqrt{2}}}{4}$，
$⇒{V_{三棱錐A-BCD}}=2{V_{三棱錐B-AED}}=2×\frac{1}{3}×\frac{{\sqrt{2}}}{4}×\frac{{\sqrt{2}}}{2}=\frac{1}{6}$，
由${V_{三棱錐B-ACD}}=\frac{1}{3}×\frac{{\sqrt{2}}}{2}×h=\frac{1}{6}⇒h=\frac{{\sqrt{2}}}{2}$…（12分）

點評 本題考查空間直線與平面垂直的判定定理以及性質(zhì)定理的應(yīng)用，幾何體的體積的求法，考查空間想象能力以及計算能力．