本题导读
本题考查线面平行的判定,以及线面垂直的判定。
📌【题干】
Question
(2011年天津卷(文)) 如图,在四棱锥 中,底面 为平行四边形,,, 为 中点, 平面 ,, 为 中点.
(1) 证明: 平面 ;
(2) 证明: 平面 ;
(3) 求直线 与平面 所成角的正切值.
🔍【思路分析】
破题导航
- 步骤1:向量法:以 为原点建系
- 步骤2:(1) 把 写成平面内向量 、 的线性组合
- 步骤3:(2) 验证 与平面内两向量垂直
- 步骤4:(3) 用射影长公式求正切
✅【答案】
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(1) 见解析
(2) 见解析
(3) (即 )
✍【详细解析】
Abstract
以 为原点、 为 轴、 为 轴建系。由 , 得 ,;,, 为 中点,;由平行四边形 得 。
(1) ,,,则 。
故 与平面 内两个不共线向量共面,即 平面 ;又 不在平面 (其方程为 )内,所以 平面 。
(2) 。,,且 与 是平面 内相交直线,所以 平面 。
(3) 在平面 上的射影为 ,,。
设直线 与平面 所成角为 ,则 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:线面平行的向量证法;线面垂直的判定定理;斜线与平面所成角
核心方法:建系后三问统一处理:平行看共面向量、垂直看点积、线面角用
避坑指南: 与平面内向量共面只说明直线平行或落在平面内,须补充 不在平面内; 的横坐标是 ( 在 中点),长度计算不受符号影响但坐标要写对。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:四棱锥线面关系题与 2011-大纲卷文-20、2012-江苏卷-16、2013-北京卷文-17 同族。
结论推广:推广: 底面时,底面内任一点 处 与底面所成角的正切为 ;中点条件可全部转化为坐标平均。
方法推广:立体几何解答题:向量法三步——建系(尽量让底面两边落轴)、算关键点坐标、按”平行/垂直/角”各选对应公式收尾。
🔗【关联脉络】
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