题目内容

【题目】如图,直三棱柱ABC﹣A′B′C′,∠BAC=90°,AB=AC=λAA′,点M,N分别为A′B和B′C′的中点.

(1)证明:MN∥平面A′ACC′;

(2)若二面角A′﹣MN﹣C为直二面角,求λ的值.

【答案】(1)见解析(2)λ.

【解析】

(1)法一:连接AB′、AC′,根据M为AB′中点,N为B′C′的中点,在中可知MN∥AC′,又MN平面A′ACC′,所以MN∥平面A′ACC′;法二:取A′B′的中点P,连接MP、NP,根据两条相交中位线易证明平面MPN∥平面A′ACC′,从而MN∥平面A′ACC′;

(2)以A为坐标原点,分别以直线AB、AC、AA′为x,y,z轴,建立直角坐标系,写出点的坐标即可求解.

(1)证明:法一:连接AB′、AC′,

由已知∠BAC=90°,AB=AC,

三棱柱ABC﹣A′B′C′为直三棱柱,

所以M为AB′中点,

又因为N为B′C′的中点,

所以MN∥AC′,

又MN平面A′ACC′,平面,

因此MN∥平面A′ACC′;

法二:取A′B′的中点P,连接MP、NP,

M、N分别为A′B、B′C′的中点,

所以MP∥AA′,平面,平面,所以MP∥平面A′ACC′,

同理可得PN∥平面A′ACC′,

又MP∩NP=P,因此平面MPN∥平面A′ACC′,

而MN平面MPN,因此MN∥平面A′ACC′.

(2)以A为坐标原点,分别以直线AB、AC、AA′为x,y,z轴,建立直角坐标系,如图,

设AA′=1,则AB=AC=λ,于是A(0,0,0),B(λ,0,0),C(0,λ,0),A′(0,0,1),B′(λ,0,1),C′(0,λ,1).

所以M(),N(),

设(x1,y1,z1)是平面A′MN的法向量,,,

由,得,可取,

设(x2,y2,z2)是平面MNC的法向量,,

由,得,可取,

因为二面角A'﹣MN﹣C为直二面角,

所以,即﹣3+(﹣1)×(﹣1)+λ2=0,解得λ.

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