本题导读

本题考查线面垂直的判定,以及直线与平面所成的角。

📌【题干】

Question

(2011年大纲卷(文)) 如图,四棱锥 中,,,侧面 为等边三角形.,.

(1) 证明: 平面 ;

(2) 求 与平面 所成角的大小.

🔍【思路分析】

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  1. 步骤1:建系:、、、
  2. 步骤2:由 、 解出
  3. 步骤3:证 与 点积为零
  4. 步骤4:线面角用法向量

✅【答案】

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(1) 见解析, 平面

(2) 所成角为

✍【详细解析】

Abstract

(1) 以 为原点建系:,,,,设 。

:,得 ,。

:。两式相减:,,,取 。

,,。

;同理 。

故 ,,,所以 平面 。

(2) 平面 的法向量 (可取 )。取直线 的方向向量 。

,故所成角为 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:线面垂直的判定定理;空间向量求线面角

核心方法:坐标法处理不规则棱锥:由距离条件解顶点坐标;垂直用点积为零验证,线面角用法向量一步到位

避坑指南: 取正负不影响结论但要与图一致;线面角用 不用 ;法向量与方向向量点积后要除以两个模长。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:四棱锥垂直与角度综合与 2011-新课标卷文-18(四棱锥垂直与求高)、2012-大纲卷文-19(线面垂直与线面角)、2012-广东卷文-18(四棱锥垂直与体积)同族。

结论推广:推广:本题中 平面 说明三侧棱构成直角结构, 可视为”墙角锥”; 与平面 所成角的正弦值 是可复用的模型数据。

方法推广:立体几何大题:先按”底面平行垂直条件”建系,再由等腰/等边与定长条件解顶点坐标;垂直证明用点积,角度用法向量,全程程序化。

🔗【关联脉络】

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