题目
正方体 的棱长为 , 平面 , 平面 ,、 分别为棱 、 的中点,则正方体在平面 内的正投影的面积为 。

参考解答
解析:
以点 为坐标原点,分别以 、、 的方向为 、、 轴正方向建立空间直角坐标系 。
由棱长为 ,且 、 分别为 、 的中点,得
因为 ,,设 的法向量为 ,由 、 得
取 ,得 ,,故可取 。
又 ,故 ;而 在平面 内,且 、,于是 ,所以平面 平面 。
由 知 ;又 、 的中点都是 ,即两条对角线互相平分,所以四边形 是菱形。由
得
因为平面 平面 ,所以菱形 在 内的正投影就是它本身,面积为 。
平面 把正方体分成两部分,这两部分在 内的投影都以菱形的投影为公共部分;每部分的投影与这个公共部分之差,恰好是该部分中两个三角形面的投影之和,即三角形 、 的投影与三角形 、 的投影。这四个三角形都是直角三角形,两直角边长分别为 和 ,面积都是
它们的法向量分别平行于 轴(面 、面 )或 轴(面 、面 ),而 ,所以
于是正方体在平面 内的正投影面积为
答案: