题目内容
(本题满分14分)如图,正方形
、
的边长都是1,平面
平面
,点
在
上移动,点
在
上移动,若
(
)

(I)求
的长;
(II)
为何值时,
的长最小;
(III)当
的长最小时,求面
与面
所成锐二面角余弦值的大小.
(I)求
(II)
(III)当
(1)
(2)
(3)
解:(Ⅰ)作MP∥AB交BC于点P,NQ∥AB交BE于点Q,连结PQ,依题意可得MP∥NQ,且MP=NQ,

即MNQP是平行四边形,∴ MN="PQ."
由已知,CM=BN=a,CB=AB=BE=1,
∴ AC=BF=
,

即

………………4分
(Ⅱ)由(Ⅰ),
所以,当
即M、N分别移动到AC、BF的中点时,MN的长最小,最小值为
………………9分
(Ⅲ)取MN的中点G,连结AG、BG,
∵ AM=AN,BM=BN,G为MN的中点
∴ AG⊥MN,BG⊥MN,∠AGB即为二面角A-MN-B的平面角,
又AG=BG=
,所以,由余弦定理有
∴
所求余弦值为
…14分
即MNQP是平行四边形,∴ MN="PQ."
由已知,CM=BN=a,CB=AB=BE=1,
∴ AC=BF=
即
(Ⅱ)由(Ⅰ),
即M、N分别移动到AC、BF的中点时,MN的长最小,最小值为
(Ⅲ)取MN的中点G,连结AG、BG,
∵ AM=AN,BM=BN,G为MN的中点
∴ AG⊥MN,BG⊥MN,∠AGB即为二面角A-MN-B的平面角,
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∴
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