Question

如圖，點P為斜三棱柱ABC-A₁B₁C₁的側(cè)棱BB₁上一點，PM⊥BB₁交AA₁于點M，PN⊥BB₁交CC₁于點N．
（1）求證：CC₁⊥MN；
（2）在任意△DEF中有余弦定理：DE²=DF²+EF²-2DF•EFcos∠DFE．拓展到空間，類比三角形的余弦定理，寫出斜三棱柱的三個側(cè)面面積與其中兩個側(cè)面所成的二面角之間的關(guān)系式，并予以證明．

Answer 1

【答案】分析：（1）由題意和三棱柱的性質(zhì)，證出 CC₁⊥平面PMN，再證 CC₁⊥MN．
（2）利用類比推理邊“對應側(cè)面面積”得出結(jié)論，證明用到余弦定理平行四邊形的面積公式和題中的垂直關(guān)系．
解答：（1）證：由題意知，CC₁∥BB₁，PM⊥BB₁，PN⊥BB₁，
∴CC₁⊥PM，CC₁⊥PN，且PM∩PN=P，
∴CC₁⊥平面PMN，MN?平面PMN，
∴CC₁⊥MN；
（2）解：在斜三棱柱ABC-A₁B₁C₁中，有，
其中α為平面CC₁B₁B與平面CC₁A₁A所組成的二面角．
∵CC₁⊥平面PMN，∴上述的二面角為∠MNP，
在△PMN中，PM²=PN²+MN²-2PN•MNcos∠MNP
∴PM²•Cc₁²=PN²•Cc₁²+MN²•Cc₁²-2（PN•Cc₁）•（MN•Cc₁）cos∠MNP，
∵=PN•CC₁，=MN•CC₁，=PM•BB₁，
∴
其中α為平面CC₁B₁B與平面CC₁A₁A所組成的二面角．
點評：本題考查線面垂直關(guān)系的相互轉(zhuǎn)化，還考查了類比推理，證明結(jié)論時利用余弦定理，加上適當?shù)淖冃巫C出結(jié)論．