解答题如图,长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=A1A=a,BC=a,M是AD中

发布时间:2020-07-09 05:28:57

解答题如图,长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=A1A=a,BC=a,M是AD中点,N是B1C1中点.
(1)求证:A1、M、C、N四点共面;
(2)求证:BD1⊥MCNA1;
(3)求证:平面A1MNC⊥平面A1BD1;
(4)求A1B与平面A1MCN所成的角.

网友回答

解:(1)取A1D1中点E,连接ME、C1E,
∴A1N∥C1E且C1E=A1N,MC∥EC、
∴A1N∥MC且MC=A1N∴A1,M,C,N四点共面.

(2)连接BD,则BD是D1B在平面ABCD内的射影.
∵,∴Rt△CDM~Rt△BCD,∠DCM=∠CBD、
∴∠CBD+∠BCM=90°.∴MC⊥BD、∴D1B⊥MC.

(3)连接A1C,由A1BCD1是正方形,知D1B⊥A1C.
∵D1B⊥MC,∴D1B⊥平面A1MCN.
∴平面A1MCN⊥平面A1BD1.

(4)由(3)知平面A1MCN⊥平面A1BD1.
∴A1C是直线A1B在平面A1MCN内的身影
∴∠BA1C是A1B与平面A1MCN所成的角
又∵A1B⊥BC,A1B=BC
∴∠BA1C=45°解析分析:(1)取A1D1中点E,连接ME、C1E推知MC∥EC,推知A1N∥MC且MC=A1N,得到A1,M,C,N四点共面.(2)连接BD,得到BD是D1B在平面ABCD内的射影,得到,得到Rt△CDM~Rt△BCD,得到∠DCM=∠CBD,得到MC⊥BD,从而得到D1B⊥MC.(3)连接A1C,由A1BCD1是正方形,得到D1B⊥A1C.由D1B⊥MC,得到D1B⊥平面A1MCN,得到平面A1MCN⊥平面A1BD1.(4)由(2)(3)得到∠BA1C是A1B与平面A1MCN所成的角.点评:本题主要考查平面图形的量的关系来推知空间线线位置关系,进而得到线面,面面位置关系.
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