本题导读

考查立体几何综合。(1) 得 ,;(2) 投影到 的垂面,,二面角 。

📌【题干】

Question

(2010年大纲卷I(文)) 如图,四棱锥 中, 底面 ,,,,, 为棱 上的一点,平面 平面 .

(1)证明:;

(2)求二面角 的大小.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 建系 、、、、,设 。
  2. 平面 法向量 ,平面 法向量 。
  3. 垂直条件:,,故 。 4.(2) 投影到垂直于 的平面:,。
  4. ,。

✅【答案】

点击查看答案

(1) 证明见解析

(2) 二面角 的大小为

✍【详细解析】

Abstract

(1)建立空间直角坐标系:,,,,。 设 (),则 。 平面 的方向向量 ,,法向量可取 平面 的方向向量 ,,法向量可取 由两平面垂直,,即 ,解得 。 于是 ,,所以 。 (2)由(1)知 , 的方向向量可取 。 二面角 等于 , 在垂直于 的截面上投影的夹角。 \boldsymbol a=\overrightarrow{DA}-\dfrac{\overrightarrow{DA}\cdot\boldsymbol d}{|\boldsymbol d|^2}\boldsymbol d=\left(-\dfrac13,\dfrac23,-\dfrac13\right),$$$$\boldsymbol c=\overrightarrow{DC}-\dfrac{\overrightarrow{DC}\cdot\boldsymbol d}{|\boldsymbol d|^2}\boldsymbol d=\left(\dfrac43,-\dfrac23,-\dfrac23\right). 计算得 ,,, 故二面角 的大小为 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:空间向量证比例与求二面角

核心方法:设 的参数坐标,面面垂直 法向量垂直

避坑指南:二面角 的棱是 ;投影法中 必须垂直于棱方向 才是二面角的平面角,别直接算 与 的夹角。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:点在棱上的参数化 是处理”动点+垂直条件”的标配。

结论推广:两平面垂直 ,把几何条件一次代数化。

方法推广:二面角为钝角时余弦为负, 对应 ,符号由实际图形决定。

🔗【关联脉络】

Multi column