本题导读
本题考查立体几何中线面角的求解。核心在于找准空间斜线在底面上的射影,利用平面几何性质与向量基本定理求得关键线段的长度和夹角。
📌【题干】
Question
(2008年大纲卷I(理)) 已知三棱柱 的侧棱与底面边长都相等, 在底面 内的射影为 的中心,则 与底面 所成角的正弦值等于 ()
A. B. C. D.
🔍【思路分析】
破题导航
- 设棱长为 1,确定底面正 中心 的几何特征,求出射影高 的长度。
- 利用空间向量分析 的长:将 拆解为 ,通过向量数量积求出其模长。
- 利用平移性质,得到点 到平面 的距离等于 到平面 的距离(即 ),通过直角三角形求出线面角的正弦值。
✅【答案】
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B
✍【详细解析】
Abstract
设三棱柱的各棱长均为 1。设 在底面 内的射影为 ,则 为正 的中心, 平面 。 在正 中,边长为 1,高为 ,则 。 在直角 中,,则 。 因为 ,所以 到平面 的距离等于 到平面 的距离,即 。
下面计算 的长度。由向量加法得 。 由于 ,而 平面 ,故 。 在正 中, 与 的夹角为 , 所以 。 由此可得: 所以 。 设 与底面 所成的角为 ,则其正弦值为: 故选 B
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:线面角的定义、射影定理、空间向量数量积运算。
- 核心方法:基底向量法求空间两点间距离,空间等距离平移法求点面距离。
- 避坑指南:切忌盲目肉眼判定 与底面线段的垂直关系,三棱柱倾斜时各侧面并非矩形,必须通过数量积或准确建立空间坐标系进行定量计算。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:源自空间几何体中正多面体/正棱锥射影性质与线面角计算的经典题型。
- 结论推广:若斜三棱柱底面为正三角形,侧棱长与底面边长相等且顶顶点在底面的射影为底面中心,则侧棱与底面所成角的余弦值为 ,前侧对角线长度为 。
🔗【关联脉络】
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