如图.已知矩形ABCD.PA⊥平面ABCD.M.N分别是AB.PC的中点.∠PDA为θ,能否确定θ,使直线MN是直线AB与PC的公垂线?若能确定.求出θ的值,若不能确定.说明理由. 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

如图，已知矩形ABCD，PA⊥平面ABCD，M、N分别是AB、PC的中点，∠PDA为θ,能否确定θ,使直线MN是直线AB与PC的公垂线？若能确定，求出θ的值；若不能确定，说明理由.

解：以点A为原点建立空间直角坐标系A—xyz，如图，设|AD|=2a，|AB|=2b,∠PDA=θ,则A（0，0，0）、B（0，2b,0）、C(2a、2b、0)、D(2a,0,0)、P(0,0,2atanθ)、M(0,b,0)、N(a,b,atanθ).?

∴=(0,2b,0),=(2a,2b,-2atanθ),=(a,0,atanθ).?

∵·=（0，2b,0）·（a,0,atanθ）=0,?

∴⊥.即AB⊥MN.?

若NM⊥PC，?

即=（a,0,atanθ）（2a,2b,-2atanθ）＝2a²-2a²tan²θ=0.

∴tan²θ=1,而θ是锐角.

∴tanθ=1,θ=45°.?

即当θ＝４5°时,直线MN是直线AB与PC的公垂线.

点评:对于开放型问题,解题的策略一般为先假设存在,然后转化为“封闭型”问题求解判断，这是一种最常用也最基本的方法.

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如图，已知在矩形ABCD中，AB=3，BC=4，沿对角线AC将△ABC折起，使B点在平面ADC内的射影恰好落在AD上，求：

(1)异面直线AB与CD成的角；

(2)异面直线AB与CD的距离；

(3)二面角B－AC－D的大小．

如图，已知矩形ABCD所在平面外一点P，PA⊥平面ABCD，E、F分别是AB、

PC的中点．

（1）求证：EF∥平面PAD；

（2）求证：EF⊥CD；

（3）若ÐPDA＝45°求EF与平面ABCD所成的角的大小．

【解析】本试题主要考查了线面平行和线线垂直的运用，以及线面角的求解的综合运用

第一问中，利用连AC，设AC中点为O，连OF、OE在△PAC中，∵ F、O分别为PC、AC的中点 ∴ FO∥PA …………①在△ABC中，∵ E、O分别为AB、AC的中点 ∴ EO∥BC ,又 ∵ BC∥AD ∴ EO∥AD …………②综合①、②可知：平面EFO∥平面PAD∵ EF Ì 平面EFO ∴ EF∥平面PAD．

第二问中在矩形ABCD中，∵ EO∥BC，BC⊥CD ∴ EO⊥CD 又 ∵ FO∥PA，PA⊥平面AC ∴ FO⊥平面AC∴ EO为EF在平面AC内的射影 ∴ CD⊥EF．

第三问中，若ÐPDA＝45°，则 PA＝AD＝BC ∵ EOBC，FOPA

∴ FO＝EO 又∵ FO⊥平面AC∴ △FOE是直角三角形 ∴ ÐFEO＝45°

证：连AC，设AC中点为O，连OF、OE（1）在△PAC中，∵ F、O分别为PC、AC的中点∴ FO∥PA …………① 在△ABC中，∵ E、O分别为AB、AC的中点 ∴ EO∥BC ,又 ∵ BC∥AD ∴ EO∥AD …………②综合①、②可知：平面EFO∥平面PAD

∵ EF Ì 平面EFO ∴ EF∥平面PAD．

（2）在矩形ABCD中，∵ EO∥BC，BC⊥CD∴ EO⊥CD 又 ∵ FO∥PA，PA⊥平面AC ∴ FO⊥平面AC ∴ EO为EF在平面AC内的射影 ∴ CD⊥EF．

（3）若ÐPDA＝45°，则 PA＝AD＝BC ∵ EOBC，FOPA

∴ FO＝EO 又 ∵ FO⊥平面AC ∴ △FOE是直角三角形 ∴ ÐFEO＝45°

在A、B、C、D四小题中只能选做2题，每小题10，共计20分。请在答题卡指定区域作答。解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。

A、选修4-1：几何证明选讲

如图，已知梯形ABCD为圆内接四边形，AD//BC，过C作该圆的切线，交AD的延长线于E，求证：ΔABC∽ΔEDC。

B、选修4-2：矩形与变换

已知为矩阵属于λ的一个特征向量，求实数a，λ的值及A2。

C、选修4-4：坐标系与参数方程

在平面直角坐标系xoy中，曲线C的参数方程为（α为参数），曲线D的参数方程为，（t为参数）。若曲线C、D有公共点，求实数m的取值范围。

D、选修4-5：不等式选讲

已知a，b都是正实数，且ab=2。求证：（1+2a）（1+b）≥9。

如图，已知几何体ABC-DEF中，△ABC及△DEF都是边长为2的等边三角形，四边形ABEF为矩形，且CD=AF+2，CD//AF，O为AB中点.

（1）求证：AB⊥平面DCO

（2）若M为CD中点，AF=x，则当x取何值时，使AM与平面ABEF所成角为45°？

试求相应的x值的.

（3）求该几何体在(2)的条件下的体积.

在A、B、C、D四小题中只能选做2题，每小题10，共计20分。请在答题卡指定区域作答。解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。
A、选修4-1：几何证明选讲
如图，已知梯形ABCD为圆内接四边形，AD//BC，过C作该圆的切线，交AD的延长线于E，求证：ΔABC∽ΔEDC。

B、选修4-2：矩形与变换
已知为矩阵属于λ的一个特征向量，求实数a，λ的值及A2。
C、选修4-4：坐标系与参数方程
在平面直角坐标系xoy中，曲线C的参数方程为（α为参数），曲线D的参数方程为，（t为参数）。若曲线C、D有公共点，求实数m的取值范围。
D、选修4-5：不等式选讲
已知a，b都是正实数，且ab=2。求证：（1+2a）（1+b）≥9。

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