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如图.已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2.点P.Q.R分别是棱AB.CC1.D1A1的中点.(1)求证:B1D⊥平面PQR,(2)设二面角B1-PR-Q的大小为θ.求|cosθ|.

编辑:chaxungu时间:2026-04-27 17:44:41分类:高中数学题库

如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,点P,Q,R分别是棱AB,CC1,D1A1的中点.
(1)求证:B1D⊥平面PQR;
(2)设二面角B1-PR-Q的大小为θ,求|cosθ|.在线课程解:(1)建立如图所示的空间直角坐标系,则P(1,0,0),
Q(2,2,1),R(0,1,2),D(0,2,0),B1(2,0,2)



∵PR∩PQ=P,PR,PQ⊆平面PQR;
∴B1D⊥平面PQR;
(2)由(1)知,是平面PQR的一个法向量
是平面B1PR的一个法向量

,∴
取z=1,则x=-2,y=-4
∴平面B1PR的一个法向量为
=

分析:(1)建立空间直角坐标系,用坐标表示向量,利用向量的数量积为0,判断向量垂直,再利用线面垂直的判定定理可以证明;
(2)求出平面B1PR的一个法向量,利用向量的夹角公式,我们可以求出向量的夹角的余弦值,这样,我们就利用求出|cosθ|.
点评:利用空间向量解决立体几何问题优点是减少辅助线的添加,利用代数的方法解决立体几何问题,这是向量的一种创新运用.