已知正四棱柱
ABCD−A1B1C1D1,
AB=1,
AA1=2,
E 为
CC1 中点,
F 为
BD1 中点.
(1) 证明:
EF 为
BD1 与
CC1 的公垂线;
(2) 求点
D1 到面
BDE 的距离.
\begin{solution}
\begin{enumerate}
\item 取
A 为原点,
AB、
AD、
AA1 分别为
x、
y、
z 轴的正向,建立直角坐标系,则
B(1,0,0)、
C(1,1,0)、
D(0,1,0)、
D1(0,1,2)、
C1(1,1,2),从而
E(1,1,1)、
F(21,21,1).
于是
EF=(−21,−21,0)、
BD1=(−1,1,2)、
CC1=(0,0,2),故
EF⋅BD1=0,
EF⋅CC1=0. 又
F∈BD1,
E∈CC1,所以
EF 同时垂直于
BD1 和
CC1,即
EF 为它们的公垂线.
\item
BD=(−1,1,0),
BE=(0,1,1). 取平面
BDE 的一个法向量为
n=BD×BE=(1,1,−1)
因此平面
BDE 的方程为
x+y−z−1=0. 点
D1(0,1,2) 到该平面的距离为
d=12+12+(−1)2∣0+1−2−1∣=32=323
\end{enumerate}
\end{solution}