如图(1)是一正方体的表面展开图,MN和PB是两条面对角线,请在图(2)的正方体中将MN和PB画出来,并就这个正方体解决下面问题.(Ⅰ)求证:MN∥平面PBD;(Ⅱ)求证:AQ⊥平面PBD;(Ⅲ)求二

题目简介

如图(1)是一正方体的表面展开图,MN和PB是两条面对角线,请在图(2)的正方体中将MN和PB画出来,并就这个正方体解决下面问题.(Ⅰ)求证:MN∥平面PBD;(Ⅱ)求证:AQ⊥平面PBD;(Ⅲ)求二

题目详情

如图(1)是一正方体的表面展开图,MN和PB是两条面对角线,请在图(2)的正方体中将MN和PB画出来,并就这个正方体解决下面问题.
(Ⅰ)求证:MN平面PBD;
(Ⅱ)求证:AQ⊥平面PBD;
(Ⅲ)求二面角P-DB-M的正切值.360优课网
题型:解答题难度:中档来源:揭阳二模

答案


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MN和PB的位置如右图示:(正确标出给1分)
(Ⅰ)证明:∵NDMB 且ND=MB
∴四边形NDBM为平行四边形
∴MNDB------------------------(3分)
∵NM⊄平面PDB,DB⊂平面PDB
∴MN平面PBD---------------------------------(4分)
(Ⅱ)证明:∵QC⊥平面ABCD,BD⊂平面ABCD,∴BD⊥QC-------------(5分)
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又∵BD⊥AC,∴BD⊥平面AQC,--------------------------(6分)
∵AQ⊂面AQC,∴AQ⊥BD,
同理可得AQ⊥PB,
∵BD∩PB=B
∴AQ⊥面PDB---------------------------------------------------------------------(8分)
(Ⅲ)解法1:分别取DB、MN中点E、F,连结PE、EF、PF------------------(9分)
∵在正方体中,PD=PB
∴PE⊥DB---------------------------------(10分)
∵四边形NDBM为矩形
∴EF⊥DB
∴∠PEF为二面角P-DB-M的平面角------------(11分)
∵EF⊥面PMN,∴EF⊥PF
设正方体的棱长为a,则在直角三角形EFP中
EF=a,PF=
2
2
a

tan∠PEF=class="stub"PF
EF
=
2
2
-----(14分)
解法2:设正方体的棱长为a,
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以D为坐标原点建立空间直角坐标系如图示:
则点A(a,0,0),P(a,0,a),Q(0,a,a)--------------(9分)
PQ
=(-a,a,0)
AQ
=(-a,a,a)
--------------(10分)
∵PQ⊥面DBM,由(Ⅱ)知AQ⊥面PDB
AQ
PQ
分别为平面PDB、平面DBM的法向量-------------------(12分)
cos<
AQ
PQ
>=
AQ
PQ
|
AQ
|•|
PQ|
=
2a2
2
a•
3
a
=
6
3

tan<
AQ
PQ
>=
2
2
------------------------------------------(14分)]

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