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(18)如图,正方形ABCDABEF的边长都是1,而且平面ABCDABEF互相垂直.点MAC上移动,点NBF上移动,若CMBNa (0<a).

(Ⅰ)求MN的长;

(Ⅱ)当a为何值时,MN的长最小;

(Ⅲ)当MN长最小时,求面MNA与面MNB所成的二面角α的大小.

答案

(18)本小题主要考查线面关系、二面角和函数极值等基础知识,考查空间想象能力和推理论证能力.

解:(Ⅰ)作MPABBC于点PNQABBE于点Q,连结PQ,依题意可得MPNQ,且MPNQ

MNQP是平行四边形,∴MNPQ.            

由已知,

CMBNa,CBABBE=1,

ACBF

,.

CPBQ

.

MNPQ

(0<a).           

 

(Ⅱ)由(Ⅰ),

MN

,

所以,当a

时,MN.

MN分别移动到ACBF的中点时,MN的长最小,最小值为

.

 

(Ⅲ)取MN的中点G,连结AGBG

AMAN,BMBN,GMN的中点

AGMNBGMN,∠AGB即为二面角α的平面角,

AGBG

,所以,由余弦定理有cosα.

故所求二面角α=arccos(-

).

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