答案:
(1)证明见解析;(2);(3).
【解析】
(1)取中点,连接,,故,,满足,, 所以是为斜边的直角三角形,,因是的中点,所以为的中位线,由此能够证明平面;(2)以为原点为轴,为轴,建立空间直角坐标系由,知,由此能求出异面直线与所成角;(3)由,知,满足,是平面的一个法向量,由此能求出点到平面的距离.
(1)
如图取BD中点M,连接AM,ME.因,
因,满足:,
所以是BC为斜边的直角三角形,,
因是的中点,所以ME为的中位线,
,,
是二面角的平面角=,
,且AM、ME是平面AME内两相交于M的直线
平面AEM,
因,为等腰直角三角形,
,
.
(2)如图,以M为原点MB为x轴,ME为y轴,建立空间直角坐标系,
则由(1)及已知条件可知B(1,0,0),,
,D,C,
设异面直线与所成角为,
则,
,
由可知满足,
是平面ACD的一个法向量,
记点到平面的距离d,则在法向量方向上的投影绝对值为d
则,所以d.
(2),(3)解法二:
取AD中点N,连接MN,则MN是的中位线,MN//AB,又ME//CD
所以直线与所成角为等于MN与ME所成的角,
即或其补角中较小之一 ,
,N为在斜边中点
所以有NE=,MN=,ME=,
,
=.
(3)记点到平面的距离d,则三棱锥B-ACD的体积,
又由(1)知AE是A-BCD的高、,
,
E为BC中点,AEBC又,,
,
所以到平面的距离.
解法三:(1) 因,满足:,,
如图,以D为原点DB为x轴,DC为y轴,建立空间直角坐标系,
则条件可知D(0,0,0), B(2,0,0),C(0,1,0),, A(a,b,c) (由图知a>0,b>0,c>0) ,
得
平面BCD的法向量可取,
,所以平面ABD的一个法向量为
则锐二面角的余弦值
从而有,
所以平面
(2)由(1),D(0,0,0), B(2,0,0),C(0,1,0),
设异面直线与所成角为,则,
(3)由可知满足,
是平面ACD的一个法向量,
记点到平面的距离d,则在法向量方向上的投影绝对值为d
则, 所以d.