三、解答题
19.(本小题满分12分,(Ⅰ)小问6分,(Ⅱ)小问6分)
如题19图,在直三棱柱中,,
;点在棱上,
;,垂足为,求:
(Ⅰ)异面直线与的距离;
(Ⅱ)四棱锥的体积.
解法一:(Ⅰ)由直三棱柱的定义知,又因为,
因此,从而平面.
得,又.
故是异面直线与的公垂线.
由知,
在中,.
又因,
故.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知平面,又,
故平面,即为四棱锥的高,
从而所求四棱锥的体积为
,
其中为四边形的面积,如答(19)图1,过作,垂足为.
在中,.
又因,
故.
因的边上的高,
故.
又因为,
从而.
所以.
解法二:(Ⅰ)如答(19)图2,以点为坐标原点建立空间直角坐标系,
则.
因此
,,
,.
设,则,
因此,从而.
又由题设,故是异面直线与的公垂线.
下面求点的坐标.
因,即,从而,···· (1)
又,且,得.····· (2)
联立(1),(2)解得,,即,.
所以.
(II)由,,故面,即为四棱锥的高.
下面求四边形的面积.
因为,.
而.
故.
所以.
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