稿件来源:高途
| 8.6.2 直线与平面垂直题目答案及解析如下,仅供参考!
必修二
第八章 立体几何初步
8.6 空间直线、平面的垂直
8.6.2 直线与平面垂直
在棱长为$2$的正方体$ABCD-A_{1}B_{1}C_{1}D_{1}$中,$E$为棱$BC$的中点,点$P$在正方体的表面上运动,且满足$B_{1}P\perp D_{1}E$,则点$P$的运动轨迹的周长是 .
如图,取$CC_{1}$的中点$F$,连接$B_{1}F$并延长,交直线$BC$于点$G$,
连接$AG$,交$CD$于点$M$,连接$AB_{1}$,$A_{1}B$,$CD_{1}$,$FM$,$C_{1}E$,
$\because $ 在正方形$BCC_{1}B_{1}$中,$E$,$F$分别为$BC$,$CC_{1}$中点,
$\therefore B_{1}F\perp C_{1}E$,
又$\because D_{1}C_{1}\perp$平面$BCC_{1}B_{1}$,$B_{1}F\subset$平面$BCC_{1}B_{1}$,
$\therefore D_{1}C_{1}\perp B_{1}F$,
$\because D_{1}C_{1}$与$C_{1}E$是平面$D_{1}C_{1}E$内的相交直线,
$\therefore B_{1}F\perp$平面$D_{1}C_{1}E$,可得$B_{1}F\perp D_{1}E$.
又$\because $ 正方体$ABCD-A_{1}B_{1}C_{1}D_{1}$中,$AB_{1}\perp$平面$A_{1}D_{1}CB$,$D_{1}E\subset$平面$A_{1}D_{1}CB$,
$\therefore AB_{1}\perp D_{1}E$,
结合$B_{1}F$、$AB_{1}$是平面$D_{1}C_{1}E$内的相交直线,可得$D_{1}E\perp$平面$AB_{1}G$,
$\because $ 四边形$AB_{1}FM$是平面$AB_{1}G$与正方体相交所得截面,
$\therefore $ 点$P$的运动轨迹是四边形$AB_{1}FM$.
$\rm Rt$$\triangle $$CMF$中,$MF=\sqrt{CM^{2}+CF^{2}}=\sqrt{2}$;$\rm Rt$$\triangle $$ADM$中,$AM=\sqrt{AD^{2}+DM^{2}}=\sqrt{5}$;
$\rm Rt$$\triangle $$B_{1}C_{1}F$中,$B_{1}F=\sqrt{{B}_{1}{\rm {C}}_{1}^{2}+{C}_{1}F^{2}}=\sqrt{5}$.
结合$AB_{1}=2\sqrt{2}$,可得四边形$AB_{1}FM$的周长为$2\sqrt{5}+3\sqrt{2}$,
即点$P$的运动轨迹的周长是$3\sqrt{2}+2\sqrt{5}$.
故答案为:$3\sqrt{2}+2\sqrt{5}$
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