题目内容
(本题满分14分)如图,正方形
、
的边长都是1,平面![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252160303.gif)
平面
,点
在
上移动,点
在
上移动,若
(
)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231652524411428.gif)
(I)求
的长;
(II)
为何值时,
的长最小;
(III)当
的长最小时,求面
与面
所成锐二面角余弦值的大小.
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![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252238406.gif)
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![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252379236.gif)
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![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252426351.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231652524411428.gif)
(I)求
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252472368.gif)
(II)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252566192.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252472368.gif)
(III)当
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252472368.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252613400.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252644401.gif)
(1)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252660748.gif)
(2)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252691237.gif)
(3)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252769219.gif)
解:(Ⅰ)作MP∥AB交BC于点P,NQ∥AB交BE于点Q,连结PQ,依题意可得MP∥NQ,且MP=NQ,
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231652528003381.jpg)
即MNQP是平行四边形,∴ MN="PQ."
由已知,CM=BN=a,CB=AB=BE=1,
∴ AC=BF=
,
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252831673.gif)
即![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252847509.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231652529721499.gif)
………………4分
(Ⅱ)由(Ⅰ),
所以,当![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165253034743.gif)
即M、N分别移动到AC、BF的中点时,MN的长最小,最小值为
………………9分
(Ⅲ)取MN的中点G,连结AG、BG,
∵ AM=AN,BM=BN,G为MN的中点
∴ AG⊥MN,BG⊥MN,∠AGB即为二面角A-MN-B的平面角,
又AG=BG=
,所以,由余弦定理有
∴
所求余弦值为
…14分
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231652528003381.jpg)
即MNQP是平行四边形,∴ MN="PQ."
由已知,CM=BN=a,CB=AB=BE=1,
∴ AC=BF=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252816225.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252831673.gif)
即
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252847509.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231652529721499.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252660748.gif)
(Ⅱ)由(Ⅰ),
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165253003699.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165253034743.gif)
即M、N分别移动到AC、BF的中点时,MN的长最小,最小值为
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252691237.gif)
(Ⅲ)取MN的中点G,连结AG、BG,
∵ AM=AN,BM=BN,G为MN的中点
∴ AG⊥MN,BG⊥MN,∠AGB即为二面角A-MN-B的平面角,
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165253221236.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231652532371152.gif)
∴
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/2014082316525325265.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823165252769219.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/images/loading.gif)
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