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如图,在棱长为1的正方体ABCD-A 1 B 1 C 1 D 1 中,P是AC与BD的交点,M是CC 1 的中点.

来源:学生作业帮 编辑:搜搜考试网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/06/05 09:06:08
如图,在棱长为1的正方体ABCD-A 1 B 1 C 1 D 1 中,P是AC与BD的交点,M是CC 1 的中点.
(1)证明:如图,以D为坐标原点,向量
DA ,
DC ,
DD 1 为单位正交基向量,
建立空间直角坐标系D-xyz.则P(
1
2 ,
1
2 ,0),M(0,1,
1
2 ).

A 1 P =(-
1
2 ,
1
2 ,-1),
DB =(1,1,0),

DM =(0,1,
1
2 ),所以
A 1 p•
DB =0,
A 1 p•
DM =0.
所以
A 1 p ⊥
DB ,
A 1 p ⊥
DM
又因为BD∩DM=D,所以A 1 P⊥平面MBD;
(2)由(1)可知,可取
n =(1,-1,2)为平面MBD的一个法向量.

.
B 1 M =(-1,0,-
1
2 ),
所以cos<
n ,
AM >= -
2
5
5
所以直线AM与平面MBD所成角的正弦值为
2
5
5 .
(3)
AB =(0,1,0),
BM =(-1,0,
1
2 ).

n 1 =(x,y,z)为平面ABM的一个法向量,则
n 1 •
AB =0
n 1 •
BM =0
解得
y=0
-x+
1
2 z=0 即
y=0
z=2x ,故可取
n 1 =(1,0,2).
由(1)可知,可取
n =(1,-1,2)为平面MBD的一个法向量.
所以cos<
n ,
n 1 >=
1+4
5 ×
6 =
30
6 .
所以平面ABM与平面MBD所成锐角的余弦值为
30
6 .