如图,已知正方体ABCDA1B1C1D1的棱长为a,求直线BD与B1C的距离.
[解] 法一:连接AC,交BD于点O,则O为AC,BD的中点,取CC1的中点M,连接BM交B1C于E,连接OM,AC1,则OM∥AC1,过E作EF∥OM交OB于F,则EF∥AC1,
又斜线AC1的射影为AC,BD⊥AC,
∴BD⊥AC1,∴EF⊥BD.
同理AC1⊥B1C,EF⊥B1C.
∴EF为BD与B1C的公垂线.
∵M为CC1的中点,∴△MEC∽△BEB1,
∴==.
∵BM=a,∴BE=MB=a,
∵EF∥OM,∴==,
故BF=OB=a,
∴EF==a.
法二:(转化为直线到平面的距离)BD∥平面B1D1C,B1C⊂平面B1D1C,故BD与B1C的距离就是BD到平面B1D1C的距离为h,由VBB1D1C=VD1B1BC,
即·(a)2h=·a2·a,解得h=a.
法三:(转化为两平行平面间的距离)易证:
平面B1D1C∥平面A1BD,AC1⊥平面A1BD,用等体积法易证A到平面A1BD的距离为a.同理可知C1到平面B1D1C的距离为a,而AC1=a,故两平面间的距离为a.
即BD与B1C的距离为a.
法四:(垂面法)如图,∵BD∥平面B1CD1,B1D1⊥A1C1,B1D1⊥OO1,
∴B1D1⊥平面OO1C1C.
∵平面OO1C1C∩平面B1D1C=O1C,O1∈B1D1,故O到平面D1B1C的距离为Rt△O1OC斜边上的高,