两个边长均为3的正方形ABCD和ABEF所在平面垂直相交于AB，M∈AC，N∈FB，且AM=FN．（1）证明：MN∥平面BCE；（2）当AM=FN=2时，求MN的长度．

Question

两个边长均为3的正方形ABCD和ABEF所在平面垂直相交于AB，M∈AC，N∈FB，且AM=FN．
（1）证明：MN ∥ 平面BCE；
（2）当AM=FN=

2

  时，求MN的长度．

Answer 1

证明：（1）证法一：（线面平行的判定定理法）
如图一，作MP⊥BC，NQ⊥BE，P、Q为垂足，连接PQ，
则MP ∥ AB，NQ ∥ AB．
所以MP ∥ NQ，
又AM=NF，AC=BF，
所以MC=NB．
又∠MCP=∠NBQ=45°，
所以Rt△MCP≌Rt△NBQ，
所以MP=NQ．
故四边形MPQN为平行四边形．
所以MN ∥ PQ．…..（4分）
因为PQ ∥ 平面BCE，MN ∥ 平面BCE，
所以MN ∥ 平面BCE…..（6分）
法二：如图二，过M作MH⊥AB于H，则MH ∥ BC．


所以 (AM)/(AC) = (AH)/(AB) ．
连接NH，由BF=AC，FN=AM，得 (FN)/(FB) = (AH)/(AB) ，
所以NH ∥ AF ∥ BE．…..（2分）
又∵NH∩BH=H，BC∩BE=B，NH，BH?平面MNH，BC，BE?平面BCE
∴平面MNH ∥ 平面BCE…..（4分）
因为MN?平面MNH，
所以MN ∥ 平面BCE．…..（6分）
（2）如图二，∵AM=FN=

2

由比例关系易得：
∵ (AM)/(AC) = (FN)/(FB) = (AH)/(AB) = (MH)/(BC) = (1)/(3) ，
∴在Rt△ABC中，MH=1，
在Rt△ABF中，NH=2，
∴在Rt△MNH中，MN=

5

．…..（12分）