Question

如图，在正方体ABCD-A₁B₁C₁D₁中，M为CC₁的中点，AC交BD于点O，求证：A₁O⊥平面MBD．

Answer 1

分析：利用线面垂直的判定定理证明DB⊥平面A₁ACC₁ ，证得A₁O⊥DB．再用勾股定理证明A₁O⊥OM，
这样，A₁O就垂直于平面MBD内的两条相交直线，故A₁O⊥平面MBD．

解答：证明：连接MO．
∵DB⊥A₁A，DB⊥AC，A₁A∩AC=A，
∴DB⊥平面A₁ACC₁．
又A₁O?平面A₁ACC₁，∴A₁O⊥DB．
在矩形A₁ACC₁中，tan∠AA₁O=

2

2

，
tan∠MOC=

2

2

，∴∠AA₁O=∠MOC，
则∠A₁OA+∠MOC=90°．∴A₁O⊥OM．
∵OM∩DB=O，∴A₁O⊥平面MBD．

点评：本题考查证明直线和平面垂直的方法，在其中一个平面内找出2条相交直线和另一个平面垂直．