摘要:4.[北 京 四 中2005年数学第一次统测] 如图.分别是正方体的棱上的点. (1)若.求证:无论点在上如何移动.总有, (2)若.且平面.求二面角的大小. 4.(I)证法一:连AC.BD.则BD⊥AC. ∵. ∴MN//AC.∴BD⊥MN. 又∵DD1⊥平面ABCD.∴DD1⊥MN. ∴MN⊥平面BDD1. ∵无论点P在DD1上如何移动.总有BP平面BDD1. 故总有MN⊥BP. 证法二:连结AC.BD.则AC⊥BD. ∵. ∴MN//AC.∴ MN⊥BD.又PD⊥平面ABCD. 由三垂线定理得:MN⊥PB. (II)解法一:过P作PG⊥C1C交CC1于G.连BG交B1N于O1. ∵PB⊥平面B1MN. ∴PB⊥B1N. 又∵PG⊥平面B1BCC1. ∴ BG⊥B1N.∴ΔBB1N≌ΔBCG. ∴ BN=CG.NC=GC1. ∴BN∶NC=DP∶PD1=2∶1. 同理BM∶MA=DP∶PD1=2∶1. 设AB=3a, 则BN=2a, ∴, , 连MO1.∵AB⊥平面B1BCC1. ∴ MO1⊥B1N. ∵∠MO1B就是二面角M-B1N-B的平面角. .∴ . 解法二:设BD与MN相交于F.连结B1F. ∵PB⊥平面MNB1. ∴ PB⊥B1F.PB⊥MN. ∴在对角面BB1D1D内.ΔPBD∽ΔBB1F. 设BB1=DD1=3.则PD=2..∴. 即.故. ∵MN⊥PB.由三垂线定理得MN⊥BD.MN//AC.MN=2BF=. BN=2. . 设二面角B-B1N-M的平面角为α.则. .

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