题目内容

4.如图,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,M是A1B1的中点,则下列四个命题:
①直线BC与平面ABC1D1所成的角等于45°;
②四面体ABCD1在正方体六个面内的投影图形面积的最小值为$\frac{1}{2}$;
③点M到平面ABC1D1的距离是$\frac{1}{2}$;
④BM与CD1所成的角为$arcsin\frac{{\sqrt{10}}}{10}$
其中真命题的序号是①②④.

分析 利用正方体的特征,依次考查和证明每一个选项:M到面ABC1D1的距离等于B1到面ABC1D1的距离$\frac{1}{2}$B1C,BC与面ABC1D1所成的角即为∠CBC1=45°,在四个面上的投影或为正方形或为三角形.最小为三角形;BE与CD1所成的角即为BE与BA1所成的角.

解答 解:正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,M是A1B1的中点,
对于①:BC与面ABC1D1所成的角即为∠CBC1=45°,∴正确.
对于②:在四个面上的投影或为正方形或为三角形.最小为三角形,面积为$\frac{1}{2}$,∴正确.
对于③:M∈A1B1,A1B1∥面ABC1D1,∴M到面ABC1D1的距离等于B1到面ABC1D1的距离$\frac{1}{2}$B1C=$\frac{\sqrt{2}}{2}$,∴不对.
对于④:BM与CD1所成的角即为BM与BA1所成的角,即∠A1BM,A1M=$\frac{1}{2}$,A1B=2,BM=$\frac{\sqrt{5}}{2}$,
由余弦定理可得cos∠A1BE=$\frac{3\sqrt{10}}{10}$,∴sin∠A1BM=$\frac{\sqrt{10}}{10}$,BM与CD1所成的角为$arcsin\frac{{\sqrt{10}}}{10}$,∴正确.
故答案为:①②④.

点评 本题考查命题的真假判断,是基础题,解题时要认真审题,注意空间思维能力的培养.

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