Question

已知：兩條異面直線a、b所成的角為θ，它們的公垂線段AA₁的長(zhǎng)度為d．在直線a、b上分別取點(diǎn)E、F，設(shè)A₁E=m，AF=n．求證：EF=．

Answer 1

證明見(jiàn)解析

解析:

本小題考查空間圖形的線面關(guān)系，空間想象能力和邏輯思維能力．

解法一：設(shè)經(jīng)過(guò)b與a平行的平面為α，經(jīng)過(guò)a和AA₁的平面為β，α∩β=c，則   c∥a．因而b，c所成的角等于θ，且AA₁⊥c．

∵    AA₁⊥b，  ∴       AA₁⊥α．

根據(jù)兩個(gè)平面垂直的判定定理，β⊥α．

在平面β內(nèi)作EG⊥c，垂足為G，則EG=AA₁．并且根據(jù)兩個(gè)平面垂直的性質(zhì)定理，EG⊥α．連結(jié)FG，則EG⊥FG．在Rt△EFG中，EF₂=EG₂+FG₂．

∵    AG=m，

∴  在△AFG中，FG²=m²+n²－2mncosθ．

∵    EG²=d²，∴ EF²=d²+m²+n²－2mncosθ．

如果點(diǎn)F(或E)在點(diǎn)A(或A₁)的另一側(cè)，則

EF²=d²+m²+n²+2mncosθ．

    因此，EF=

解法二：經(jīng)過(guò)點(diǎn)A作直線c∥a，則c、b所成的角等于θ，且AA₁⊥c．

根據(jù)直線和平面垂直的判定定理，AA₁垂直于b、c所確定的平面a．

在兩平行直線a、c所確定的平面內(nèi)，作EG⊥c，垂足為G，則EG平行且等于AA₁，

從而EG⊥α．連結(jié)FG，則根據(jù)直線和平面垂直的定義，EG⊥FG．

在Rt△EFG中，EF²=EG²+FG²．

(以下同解法一)