正方体ABCD-A1B1C1D1中,M是AA1的中点.求证:平面MBD⊥平面BDC1.-数学

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正方体ABCD-A1B1C1D1中,M是AA1的中点.求证:平面MBD⊥平面BDC1.-数学

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正方体ABCD-A1B1C1D1中,M是AA1的中点.求证:平面MBD⊥平面BDC1
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

证明:∵正方体ABCD-A1B1C1D1中,M是AA1的中点,作图如下:

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不妨设该正方体的边长为1,取BD的中点为P,连接MP,C1P,
∵△C1BD为边长为
2
的等边三角形,点P为BD的中点,
∴C1P⊥BD,且C1P=C1Dsin60°=
2
×
3
2
=
6
2

同理,在等腰三角形BMD中,MP⊥BD;①
∴直角三角形MPD中,MD=
12+(class="stub"1
2
)
2
=
5
2
,PD=
2
2

∴MP=
MD2-PD2
=
class="stub"5
4
-class="stub"2
4
=
3
2

又C1M=
C1A12+A1M2
=
2+class="stub"1
4
=class="stub"3
2

在△C1MP中,MP=
3
2
,C1P=
6
2
,C1M=class="stub"3
2

C1M2=C1P2+MP2,
∴△C1MP为直角三角形,C1P⊥MP,②
由①MP⊥BD,②C1P⊥MP,C1P∩BD=P,
∴MP⊥平面BDC1.
又MP⊂平面MBD,
∴平面MBD⊥平面BDC1.

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