本题导读
考查立体几何综合。(1) ;(2) 且 得 平面 ;(3) 。
📌【题干】
Question
(2010年天津卷(文)) 如图,在五面体 中,四边形 是正方形, 平面 ,,,,.
(1) 求异面直线 与 所成角的余弦值;
(2) 证明 平面 ;
(3) 求二面角 的正切值.
🔍【思路分析】
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- 建系:,,,,,。
- ,,与 的方向余弦为 。
- 且 ,故 平面 。
- 平面 即 面;求平面 法向量,得二面角余弦 ,正切 。
✅【答案】
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(1)
(2) 见解析
(3)
✍【详细解析】
Abstract
以 为原点, 方向为 轴, 方向为 轴建立空间直角坐标系。 由 ,,,,得 (在底面内: 在 的射线上,,,满足 。) (1) ,。 ,设异面直线 与 所成角为 , (2) ,, 又 平面 , 平面 ,故 。 , 平面 ,所以 平面 。 (3) ,。 设平面 的法向量 方向的同向向量,平面 (即 平面)的法向量 。 设二面角 为 ,
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:异面直线所成角、线面垂直与二面角
核心方法:建立空间直角坐标系,全部问题坐标化
避坑指南:底面内 的坐标由 角与 联立确定, 是隐含长度;二面角余弦取锐角, 化 时别直接平方错算。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:建系三原则:找两两垂直的三条直线、原点取在特殊点、坐标写全再计算。
结论推广:线面垂直判定:一条直线垂直于平面内两条相交直线。
方法推广:二面角的向量求法:两半平面法向量夹角(注意锐钝与指向)。
🔗【关联脉络】
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类题演练 (Links)
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