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试求棱长为4a的正八面体二面角的大小及其两条异面棱间的距离.

试求棱长为4a的正八面体二面角的大小及其两条异面棱间的距离.
设正八面体的棱长为4a,以中心O为原点,对角线DB、AC、QP为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,则A(0,-2a,0)、B(2a,0,0)、C(0,2a,0)、P(0,0,2a),设E为BC的中点,连接PE、QE、OE,则∠PEQ=2∠PEO即为所求二面角的平面角;设n=(x,y,z)是AB与PC的公垂线的一个方向向量,则有n•=x+y=0,n•=y-z=0,解得n=(-1,1,1),所以向量=(-2a,2a,0)在n上的射影长d==即为所求. 【解析】 如图,设正八面体的棱长为4a,以中心O为原点, 对角线DB、AC、QP为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系, 则A(0,-2a,0)、B(2a,0,0)、C(0,2a,0)、 P(0,0,2a),设E为BC的中点,连接PE、QE、OE, 则∠PEQ=2∠PEO即为所求二面角的平面角,∵OE=2a,OP=2a, ∴tan∠PEO=,∠PEQ=2arctan. 设n=(x,y,z)是AB与PC的公垂线的一个方向向量, 则有n•=x+y=0,n•=y-z=0,解得n=(-1,1,1), 所以向量=(-2a,2a,0)在n上的射影长d==即为所求.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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