Question

正方體ABCD-A₁B₁C₁D₁中，M，N分別是DD₁，B₁C₁的中點，P是棱AB上的動點，則A₁M與PN所成的角的大小是    ．

Answer 1

【答案】分析：取CC₁的中點為E，令B₁E與BN的交點為F．可以證明A₁M∥B₁E，繼而證明A₁M⊥平面ABN，而PN在平面ABN上，故可得結(jié)論．
解答：解：取CC₁的中點為E，令B₁E與BN的交點為F．
∵ABCD-A₁B₁C₁D₁是正方體，
∴DD₁=CC₁、DD₁∥CC₁，
又MD₁=、EB₁=，
∴MD₁=EC₁，
∴MEC₁D₁是平行四邊形，
∴ME=D₁C₁、ME∥D₁C₁．
∵ABCD-A₁B₁C₁D₁是正方體，
∴A₁B₁=D₁C₁、A₁B₁∥D₁C₁．
∵ME=D₁C₁、ME∥D₁C₁．
∴ME=A₁B₁、ME∥A₁B₁，
∴MEA₁B₁是平行四邊形，
∴A₁M∥B₁E．
∵ABCD-A₁B₁C₁D₁是正方體，
∴BCB₁C₁是正方形，
∴BB₁=B₁C₁=CC₁、∠BB₁N=∠B₁C₁E=90°，
又B₁N=、C₁E=，
∴B₁N=C₁E．
由B₁N=B₁C₁、∠BB₁N=∠B₁C₁E、B₁N=C₁E，得：△BB₁N≌△B₁C₁E，
∴∠BNB₁=∠B₁EC₁，
∴E、F、N、C₁共圓，而∠B₁C₁E=90°，
∴B₁E⊥BN．
由A₁M∥B₁E、B₁E⊥BN，得：A₁M⊥BN．
∵ABCD-A₁B₁C₁D₁是正方體，
∴AB⊥平面AA₁D₁D，
又A₁M在平面AA₁D₁D上，
∴A₁M⊥AB．
由A₁M⊥BN、A₁M⊥AB，BN∩AB=B得：A₁M⊥平面ABN，而PN在平面ABN上，
∴A₁M⊥PN，
∴A₁M與PN所成的角為90°．
故答案為：90°
點評：本題以正方體為載體，考查異面直線所成的角，解題的關(guān)鍵是證明線面垂直，從而得到線線垂直．