在棱长为 $1$ 的正方体 $ABCD - {A_1}{B_1}{C_1}{D_1}$ 中,$E$、$F$、$G$ 点分别为 $A{A_1}$、$AD$、${A_1}{B_1}$ 的中点,求:
【难度】
【出处】
2005年复旦大学保送生招生测试
【标注】
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    面积射影定理
  1. 点 $B$ 到平面 $EFG$ 的距离;
    标注
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      等体积法
    答案
    $\dfrac{\sqrt 3}2$
    解析
    如图.由等体积法,可得\[V_{B-EFG}=V_{F-BEG}=\dfrac 13\cdot \dfrac 12\cdot \dfrac 38=\dfrac{1}{16}.\]在 $\triangle EFG$ 中,有\[\cos\angle GEF=\dfrac{EF^2+EG^2-FG^2}{2\cdot EF\cdot EG}=-\dfrac 12,\]于是\[S_{\triangle EFG}=\dfrac 12\sin\angle GEF\cdot EF\cdot EG=\dfrac{\sqrt 3}8,\]因此\[d(B,EFG)=\dfrac{3V_{B-EFG}}{S_{\triangle DEF}}=\dfrac{\sqrt 3}2.\]
  2. 二面角 $G - EF - {D_1}$ 的平面角 $\theta $ 的大小.
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      面积射影定理
    答案
    $\arccos\dfrac{\sqrt 3}3$
    解析
    如图,连接 $A_1F$.由面积射影定理,可得\[\cos\theta=\dfrac{S_{\triangle A_1EF}}{S_{\triangle GEF}}=\dfrac{\dfrac 18}{\dfrac{\sqrt 3}8}=\dfrac{\sqrt 3}3,\]于是二面角 $G-EF-D_1$ 的平面角 $\theta$ 的大小为 $\arccos\dfrac{\sqrt 3}3$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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