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12立体几何初步★★★★☆
设 MM,NN 是直角梯形 ABCDABCD 两腰的中点,DE⊥ABDE \perp AB 于 EE (如图). 现将 △ADE\triangle ADE 沿 DEDE 折起,使二面角 A−DE−BA - DE - B 为 45∘45^\circ,此时点 AA 在平面 BCDEBCDE 内的射影恰为点 BB,则 MM,NN 的连线与 AEAE 所成角的大小等于______.
\begin{answer} 90∘90^\circ \end{answer}
\begin{solution} 设平面 BCDEBCDE 为 z=0z=0,取 DEDE 为 yy 轴,令 E=(0,0,0)E=(0,0,0),D=(0,d,0)D=(0,d,0),B=(u,0,0)B=(u,0,0),C=(u,d,0)C=(u,d,0),其中 u>0u>0,d>0d>0. 点 AA 在平面 BCDEBCDE 内的射影为 BB,故可设 A=(u,0,v)A=(u,0,v). 二面角 A−DE−BA-DE-B 为 45∘45^\circ,所以在过 EE 且垂直于 DEDE 的截面内,直线 EAEA 与 EBEB 所成的角为 45∘45^\circ. 因而 cos⁡45∘=uu2+v2\displaystyle \cos45^\circ=\frac{u}{\sqrt{u^2+v^2}},得 v2=u2v^2=u^2.
由中点坐标公式,MM,NN 分别为 ADAD,BCBC 的中点,所以 M=(u2,d2,v2)\displaystyle M=(\frac{u}{2},\frac{d}{2},\frac{v}{2}),N=(u,d2,0)N=(u,\frac{d}{2},0). 于是 MN→=(u2,0,−v2)\overrightarrow{MN}=(\frac{u}{2},0,-\frac{v}{2}),AE→=(−u,0,−v)\overrightarrow{AE}=(-u,0,-v),从而 MN→⋅AE→=−u22+v22=0\overrightarrow{MN}\cdot\overrightarrow{AE}=-\frac{u^2}{2}+\frac{v^2}{2}=0. 因此 MN⊥AEMN\perp AE,两直线所成角为 90∘90^\circ. \end{solution}

2005 · 浙江 · 文 · 第 12 题 · 填空题

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