如图,在正方体 $ABCD - {A_1}{B_1}{C_1}{D_1}$ 中,$E$、$F $、$P$、$Q$、$M$、$N$ 分别是棱 $AB$、$AD$、$D{D_1}$、$B{B_1}$、${A_1}{B_1}$、${A_1}{D_1}$ 的中点.求证:
【难度】
【出处】
2014年高考湖北卷(文)
【标注】
  1. 直线 $B{C_1}\parallel $ 平面 $EFPQ$;
    标注
    答案
    解析
    本题的关键是利用 $AD_1$ 过渡.如图所示,连接 $ A{D_1} $,由 $ABCD - {A_1}{B_1}{C_1}{D_1}$ 是正方体,知 $ A{D_1}\parallel B{C_1} $,
    因为 $F、P$ 分别是 $AD、D{D_1}$ 的中点,所以 $ FP\parallel A{D_1} $.
    从而 $ B{C_1}\parallel FP $.
    而 $FP \subset $ 平面 $EFPQ$,且 $B{C_1} \not\subset $ 平面 $EFPQ$,
    故直线 $B{C_1} \parallel $ 平面 $EFPQ$.
  2. 直线 $A{C_1} \perp $ 平面 $PQMN$.
    标注
    答案
    解析
    利用中位线转化为面对角线与体对角线的关系,可方便证明.如图所示,连接 $AC,BD$,则 $AC \perp BD$.
    由 $C{C_1} \perp $ 平面 $ABCD$,$BD \subset $ 平面 $ABCD$,可得 $C{C_1} \perp BD$.
    又 $AC \cap C{C_1} = C$,所以 $BD \perp $ 平面 $AC{C_1}$.
    而 $A{C_1} \subset $ 平面 $AC{C_1}$,所以 $BD \perp A{C_1}$.
    因为 $ M、N $ 分别是 ${A_1}{B_1}、{A_1}{D_1}$ 的中点,所以 $ MN\parallel BD $,从而 $MN \perp A{C_1}$.
    同理可证 $PN \perp A{C_1}$.
    又 $PN \cap MN = N$,所以直线 $A{C_1}$ ⊥平面 $PQMN$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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