题目内容

【题目】(2015·四川)一个正方体的平面展开图及该正方体的直观图的示意图如图所示,在正方体中,设BC的中点为M,GH的中点为N.

(1)请将字母F,G,H标记在正方体相应的顶点处(不需说明理由)
(2)证明:直线MN∥平面BDH。
(3)求二面角A-EG-M的余弦值.

【答案】
(1)

点F、G、H的位置如图所示.


(2)

见解析。


(3)


【解析】(1)
点F、G、H的位置如图所示.

(2)连结BD,设O为BD的中点.

∵BC的中点为M、GH的中点为N,
∴OM∥CD,OM=CD,
HN∥CD,HN=CD,
∴OM∥HN,OM=HN,
即四边形MNHO是平行四边形,
∴MN∥OH,
∵MN平面BDH;OH面BDH,
∴直线MN∥平面BDH;
(3)连接AC,过M作MH⊥AC于P,

则正方体ABCD﹣EFGH中,AC∥EG,
∴MP⊥EG,
过P作PK⊥EG于K,连接KM,
∴EG⊥平面PKM
则KM⊥EG,
则∠PKM是二面角A﹣EG﹣M的平面角,
设AD=2,则CM=1,PK=2,
在Rt△CMP中,PM=CMsin45°=
在Rt△PKM中,KM==
∴cos∠PKM=
即二面角A﹣EG﹣M的余弦值为.
【考点精析】本题主要考查了直线与平面平行的判定的相关知识点,需要掌握平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行;简记为:线线平行,则线面平行才能正确解答此题.

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