已知平面α⊥α⊥平面ββ,α∩β=lα∩β=l,直线m⊂αm⊂α,直线n⊂βn⊂β,且m⊥nm⊥n,有以下四个结论: ①①若n/ ⁣/ln/\!/l,则m⊥β②m⊥β②若m⊥βm⊥β,则n/ ⁣/l③m⊥βn/\!/l③m⊥β和n⊥αn⊥α同时成立 ④m⊥β④m⊥β和n⊥αn⊥α中至少有一个成立 其中正确的是()()
A. ①③①③
B. ①④①④
C. ②③②③
D. ②④②④

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完整解法

1. 分析结论①的正确性

对于①:因为 n//ln // l,且 m⊥nm \perp n,所以 m⊥lm \perp l。
又已知平面 α⊥\alpha \perp 平面 eta,\alpha \cap eta = l,且直线 m⊂αm \subset \alpha,m⊥lm \perp l,根据面面垂直的性质定理(在一个平面内垂直于交线的直线必垂直于另一个平面),可得 m \perp eta。
故结论①正确。

2. 分析结论②与③的正确性

对于②:若 m \perp eta,由于 n \subset eta,则必然有 m⊥nm \perp n。但此时直线 nn 可以是平面 eta 内的任意直线,不一定平行于交线 ll(nn 与 ll 可以相交),故结论②错误。
对于③:若 m \perp eta 且 n⊥αn \perp \alpha 同立,则 m⊥lm \perp l 且 n⊥ln \perp l。但事实上,若取 m//lm // l 且 n⊥ln \perp l(n \subset eta),仍有 m⊥nm \perp n,此时仅有 n⊥αn \perp \alpha 成立,而 m \perp eta 不成立,故结论③错误。

3. 分析结论④的正确性并选出最终答案

对于④:建立空间直角坐标系,设交线 ll 为 xx 轴,平面 α\alpha 为 xyxy 平面,平面 eta 为 xzxz 平面。
设直线 mm 的方向向量为 vm=(x1,y1,0)\mathbf{v}_m = (x_1, y_1, 0)(其中 y1eq0y_1 eq 0),直线 nn 的方向向量为 vn=(x2,0,z2)\mathbf{v}_n = (x_2, 0, z_2)(其中 z2eq0z_2 eq 0)。
因为 m⊥nm \perp n,所以其方向向量的数量积为零:
vm⋅vn=x1x2+y1⋅0+0⋅z2=x1x2=0\mathbf{v}_m \cdot \mathbf{v}_n = x_1 x_2 + y_1 \cdot 0 + 0 \cdot z_2 = x_1 x_2 = 0
由此可得 x1=0x_1 = 0 或 x2=0x_2 = 0:

  • 若 x1=0x_1 = 0,则 vm=(0,y1,0)⊥(1,0,0)\mathbf{v}_m = (0, y_1, 0) \perp (1, 0, 0)(即 m⊥lm \perp l),从而 m \perp eta;
  • 若 x2=0x_2 = 0,则 vn=(0,0,z2)⊥(1,0,0)\mathbf{v}_n = (0, 0, z_2) \perp (1, 0, 0)(即 n⊥ln \perp l),从而 n⊥αn \perp \alpha。
    因此,m \perp eta 和 n⊥αn \perp \alpha 中至少有一个成立,结论④正确。

综上所述,正确的结论是 ①④,对应选项 B。

答案

B

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