如图,四面体ABCD中,O,E分别是BD,BC的中点,CA=CB=CD=BD=2,AB=AD=√2
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求的是不是: (1)求证:AO⊥平面BCD

(2)求异面直线AB与CD所成角的大小

(3)求点E到平面ACD的距离?

解(1)连接OC,∵BO=DO,AB=AD,CB=CD,∴AO⊥BD, CO⊥BD,

在△AOC中,由已知可得AO=1, CO= , 而AC=2, ∴ ,

∴∠AOC= , 即AO⊥OC. ∵BD∩OC=O, ∴AO⊥平面BCD

2)

法一:

取AC中点F,连接OF、OE、EF

∵E、F分别是BC、AC的中点

∴EF是△ABC的中位线

∴EF∥AB,且EF=1/2AB=√2/2

∵O、E分别是BD、BC的中点

∴OE∥CD,且OE=1/2CD=1

∴异面直线AB与CD所成的角等于∠OEF(或其补角)

又OF是Rt△AOC斜边上的中线

∴OF=1/2AC=1

∴等腰△OEF中,cos∠OEF=(1/2EF)/OE=√2/4

法二:

以O为原点,建立空间直角坐标系

则B(1,0,0),D(-1,0,0),C(0,√3,0),A(0,0,1),E(1/2,√3/2,0)

向量BA=(-1,0,1),向量CD=(-1,-√3,0)

∴cos=(向量B向量CD)/(|BA| |CD|)=√2/4

3)

由题意 CA=CB=CD=BD=2 三角行BCD为等边三角行

AB=AD=根号2 三角行ABD为等腰直角三角行

所以有0B = OD = 0A = 1/2BD = 1 即0为三角行ABD的外心

连接OC 所以OC垂直面ABD 所以 OC = 根号3

E是BC的中点,E到平面ACD的距离h 为1/2(B到平面ACD的距离)

三角形ACD为等腰三角行 C到AD的距离为(根号14)/2

四面体B-ACD的体积为1/3(2h)*1/2*AD*(根号7)/2 (1)

四面体C-ABD的体积为1/3*OC*1/2*AB*AD (2)

1/3(2h)*1/2*AD*(根号14)/2 = = 1/3*OC*1/2*AB*AD

所以 h = (根号21)/7

即点E到平面ACD的距离为(根号21)/7