本题导读

本题考查线面垂直的性质,以及空间向量法。

📌【题干】

Question

(2011年新课标卷(文)) 如图,四棱锥 中,底面 为平行四边形,,, 底面 .

(1) 证明:;

(2) 设 ,求棱锥 的高.

🔍【思路分析】

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  1. 步骤1:(1) 建系算
  2. 步骤2:(2) 求平面 法向量
  3. 步骤3:点 到平面的距离公式

✅【答案】

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(1) 见解析

(2)

✍【详细解析】

Abstract

(1)以 为原点、 为 轴正向建系( 轴竖直向上)。令 ,则 ,。由于 底面,设 ,则 。

于是 ,,从而 ,故 。

(2)由 ,取 ,则 ,。在平面 内取向量 ,。它们的一个法向量为 ,

故平面 的方程为 。将 代入,点 到平面 的距离为

。

所以棱锥 的高为 。(等体积法验证:,,,一致。)

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:线面垂直的性质(PD⊥底面);平行四边形的向量加法;法向量与点到平面的距离公式

核心方法:建系坐标化 → 数量积证垂直 → 法向量 + 距离公式(等体积法复核)

避坑指南: 点坐标由平行四边形法则 得出,坐标漏加会全盘错; 到平面 的距离也可用等体积法,两法结果必须一致。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:四棱锥垂直证明与求高题,与 2012 年山东卷文第 19 题、2013 年安徽卷文第 18 题同族。

结论推广:、 时 与 无关(底面内 的投影关系),这一几何事实在含 平行四边形底的四棱锥中反复出现。

方法推广:立体几何解答题标准流程:定系 → 写坐标 → (1) 数量积证垂直 (2) 法向量 + 距离公式;最后用等体积法交叉验证高。

🔗【关联脉络】

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