本题导读
(1) 且 ;(2) ;(3)两法向量 与 数量积为 0.
📌【题干】
Question
(2008年四川卷(文)) 如图,平面 平面 ,四边形 与 都是直角梯形,,,,、 分别是 、 的中点.
(1)证明:四边形 是平行四边形;
(2),,, 四点是否共面?为什么?
(3)设 .证明:平面 平面 .
🔍【思路分析】
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(1)三角形中位线给 且减半,与 的条件对上. (2)向量加法一路拆到 ,平行即共面. (3)面面垂直给 底面,以 为原点建系; 即 ,两平面的法向量叉乘后作点积,恰好为 0.
✅【答案】
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(1)证明见解析;(2)共面,理由见解析;(3)证明见解析
✍【详细解析】
Abstract
(1)在三角形 中,, 分别是 , 的中点,所以 ,且 .由题设 ,且 ,从而 ,.因此四边形 是平行四边形. (2)由题设 ,,有 .因此 ,所以直线 与直线 共面,故点 ,,, 共面. (3)由平面 平面 ,且 ,得 平面 .以 为原点,分别以 、平面 内垂直于 的方向、 为三个坐标轴正方向,设 ,,,则可取 ,,,,.由 得 .于是平面 的一个法向量为 ,平面 的一个法向量为 .两法向量的数量积为 ,所以平面 平面 .
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:共面问题与面面垂直
核心方法:中位线定平行四边形;向量拆分证共线即共面;建系算法向量点积
避坑指南: 说明 且共面,两条平行线确定平面;建系时 即 别漏用,否则法向量点积消不掉
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:平面图形组合的共面与垂直,立体几何解答题经典架构
结论推广:向量 是证共面的最短路径
方法推广:三问分别用”平面几何中位线 / 向量拆分 / 建系法向量”,各问各的法
🔗【关联脉络】
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