如图，在四棱锥O-ABCD中，底面ABCD是边长为1的菱形，∠ABC=π4，OA⊥底面ABCD，OA=2，M为OA的中点．（Ⅰ）求异面直线AB与MD所成角的大小

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如图，在四棱锥O-ABCD中，底面ABCD是边长为1的菱形，∠ABC=

π

4

，OA⊥底面ABCD，OA=2，M为OA的中点．
（Ⅰ）求异面直线AB与MD所成角的大小；
（Ⅱ）求点B到平面OCD的距离．

答案

解（Ⅰ）∵CD∥AB，∴∠MDC为异面直线AB与MD所成的角（或其补角）．
作AP⊥CD于点P，连接MP．
∵OA⊥平面ABCD，∴CD⊥MP．
∵∠ADP=

π

4

，∴DP=

2

2

．
∵MD=

MA2+AD2

=

2

，
∴cos∠MDP=

DP

MD

=

1

2

，∠MDC=∠MDP=

π

3

．
所以，异面直线AB与MD所成的角为

π

3

．
（Ⅱ）∵AB∥平面OCD，所以点B和点A到平面OCD的距离相等．
连接OP，过点A作AQ⊥OP于点Q．
∵AP⊥CD，OA⊥CD，∴CD⊥平面OAP，∴AQ⊥CD．
又∵AQ⊥OP，∴AQ⊥平面OCD，线段AQ的长就是点A到平面OCD的距离．
∵OP=

OD2-DP2

=

OA2+AD2-DP2

=

3 2

2

，AP=PD=

2

2

，
∴AQ=

OA•AP

OP

=

2× 2 2

3 2 2

=

2

3

．
所以，点B到平面OCD的距离为

2

3

．