在正方形ABCD-A1B1C1D1中,M为DD1的中点,O为正方形ABCD中点,P为棱A1B1上任意点,求异面直线OP与

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  • 设正方体棱长为1,

    以A为原点,分别以AB、AD、AA1为X、Y、Z轴建立空间坐标系,A(0,0,0),M(0,1,1/2),O(1/2,1/2,0),P(x0,0,1),

    向量AM=(0,1,1/2),

    向量OP=(x0-1/2,-1/2,1),

    向量AM·OP=0-1/2+1/2=0,

    ∴向量AM⊥OP,

    ∴异面直线OP与MA所成角为90度.

    若未学向量,则可用立体几何方法做.

    从O作ON⊥AD,垂足N,连结A1N,交AM于F,

    ∵B1A1⊥平面ADD1A1,

    ∴A1N是斜线PO在平面ADD1A1上的射影,

    AD=AA1,AN=DM,《MDA=〈NAA1=90°,

    RT△AMD≌RT△A1NA,

    〈FAN=〈AA1N,

    ∵〈AA1N+〈ANA1=90°,

    ∴〈FAN+ANA1=90°,

    ∴〈AFN=90°,

    ∴A1N⊥AM,

    根据三垂线定理,平面上直线若和斜线在平面上射影垂直,则必和该斜线垂直,

    ∴AM⊥PO,

    即异面直线OP与MA所成角为90度.

    若不用三垂线定理,

    ∵A1B1⊥平面ADD1A1,

    AM∈平面ADD1A1,

    ∴AM⊥A1B1,

    前已证AM⊥AM,

    A1N∩A1B1=A1,

    ∴AM⊥平面A1B1ON,

    ∵OP∈平面A1B1ON,

    ∴AM⊥OP,

    ∴异面直线OP与MA所成角为90度.