题目内容
(06年四川卷文)(12分)
如图,长方体ABCD-中,E、P分别是BC、的中点,
M、N分别是AE、的中点,
(Ⅰ)求证:;
(Ⅱ)求二面角的大小;
本小题主要考察长方体的概念、直线和平面、平面和平面的关系等基础知识,以及空间想象能力和推理能力。
解析:解法一:
(Ⅰ)证明:取的中点,连结
∵分别为的中点
∵
∴面,面
∴面面
∴面
(Ⅱ)设为的中点
∵为的中点 ∴
∴面
作,交于,连结,则由三垂线定理得
从而为二面角的平面角。
在中,,从而
在中,
故:二面角的大小为
方法二:以为原点,所在直线分别为轴,轴,轴,建立直角坐标系,则
∵分别是的中点
∴
(Ⅰ)
取,显然面
,∴
又面
∴面
∴过作,交于,取的中点,则
设,则
又
由,及在直线上,可得:
解得
∴
∴ 即
∴与所夹的角等于二面角的大小
故:二面角的大小为
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