如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,P、M、N分别为棱DD1、AB、BC的中点.(1)求二面角B1MNB的正切值;(2)求

2024-11-20 19:25:28
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(1)解:连接BD,交MN于点F,连接B1F,
∵平面DD1B1B⊥平面ABCD,交线为BD,AC⊥BD,
∴AC⊥平面DD1B1B,
∵AC∥MN,∴MN⊥平面DD1B1B,
∵B1F?平面DD1B1B,BF?平面DD1B1B,
∴B1F⊥MN,BF⊥MN,
∵B1F?平面B1MN,BF?平面BMN,
∴∠B1FB为二面角B1-MN-B的平面角,
在Rt△B1FB中,设B1B=1,则FB=

2
4

∴tan∠B1FB=2
2

(2)证明:过点P作PE⊥AA1,则PE∥DA,连接BE,
∵DA⊥平面ABB1A1,∴PE⊥平面ABB1A1,即PE⊥B1M,
又∵BE⊥B1M,∴B1M⊥平面PEB,
∴PB⊥MB1
由(1)中MN⊥平面DD1B1B,得PB⊥MN,
所以PB⊥平面MNB1
(3)解:符合条件的正方体表面展开图可以是以下6种之一:

由图可知PB=
1+(
3
2
)2
=
13
2