本题导读
考查线面垂直与二面角。取 中点 ,、 都垂直 ,得 平面 ,即 ;建系后平面 即 ,平面 :,。
📌【题干】
Question
(2008年北京卷(文)) 如图,在三棱锥 中,,,,.
(1)求证:;
(2)求二面角 的大小.
🔍【思路分析】
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- 、 得 ;, 等边。
- 取 中点 :等边三角形中 ,等腰三角形中 ,故 平面 ,。
- (2)建系:、、; 且 在 垂直平分面 上,得 。
- 平面 为 (法向量 ),平面 :(法向量 ),投影确认二面角为锐角。
✅【答案】
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(1)证明见解析;(2)二面角 的大小为
✍【详细解析】
Abstract
(1)因为 ,,所以 ,且 . 设 的中点为 ,连接 、. 在等边三角形 中,;在等腰三角形 中,. 又 ,、 平面 ,所以 平面 . 因为 平面 ,所以 . (2)以 为原点,、 所在直线为 、 轴,过 垂直于底面的直线为 轴建系,则 设 :由 得 ,即 ;由 得 ,即 ;由 得 ,( 在底面上方). 所以 ,且 . 平面 过 、、,即坐标面 ,取法向量 . 平面 过 、、,方程为 ,取法向量 . 在两个半平面内分别取点 、,其相对于棱 的垂直分量为 二面角 为锐角,故其大小为
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:等腰与等边配线面垂直、二面角
核心方法: 平面 ;
避坑指南:中点 是枢纽:等边三角形与等腰三角形共用一条中线,两次垂直合成为线面垂直;建系时利用 与 联立解出 的坐标。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:三棱锥中”双等腰共中线”是经典结构,2010 北京文第 17 题、2010 重庆文第 20 题同型。
结论推广: 且 () 平面 ;法向量夹角需验证锐钝。
方法推广:几何法证垂直优先找公共中线;建系求 坐标时把所有长度条件联立;二面角用投影分量定符号最保险。
🔗【关联脉络】
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类题演练 (Links)
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