解答题如图,在棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,O为BD1的中点,M为BC

发布时间:2020-07-09 02:43:09

解答题如图,在棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,O为BD1的中点,M为BC的中点,N为AB的中点,P为BB1的中点.
(1)求证:BD1⊥平面MNP;
(2)求异面直线B1O与C1M所成角的大小.

网友回答

解:(1)连接BC1
由正方体的性质得BC1是BD1在
平面BCC1B1内的射影(3分)且B1C⊥BC1,
所以BD1⊥B1C(5分)
B1C∥PM,则BD1⊥PM,而BD1⊥MN
又MN∩PM=M,∴BD1⊥平面MNP.
(2)延长CB到Q,使BQ=BM,连接B1Q,OQ
则QM∥C1B1,且QM=C1B1.
∴B1Q∥C1M.
∴∠OB1Q是异面直线B1O与C1M所成的角.(12分)
由于正方体的棱长为2,
则B1O=,B1Q==
设底面ABCD的中点为O1,
可求得OQ==
cos∠OB1Q==
即异面直线B1O与C1M所成角的大小为arccos.(14分)解析分析:(1)连接BC1,欲证BD1⊥平面MNP,根据直线与平面垂直的判定定理可知只需证BD1与平面MNP内两相交直线垂直,而BD1⊥PM,而BD1⊥MN,MN∩PM=M,满足定理条件;(2)延长CB到Q,使BQ=BM,连接B1Q,OQ,根据异面直线所成角的定义可知∠OB1Q是异面直线B1O与C1M所成的角,在三角形OB1Q中利用余弦定理进行求解即可.点评:本题主要考查了直线与平面垂直的判定,以及异面直线所成的角,考查空间想象能力、运算能力和推理论证能力,属于基础题.
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