本题导读
本题考查线面垂直的判定与性质。
📌【题干】
Question
(2012年湖南卷(文)) 如图,在四棱锥 中, 平面 ,底面 是等腰梯形,,.
(1)证明:;
(2)若 ,,直线 与平面 所成的角为 ,求四棱锥 的体积.
!
🔍【思路分析】
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、 得 平面 ;等腰梯形对角线互相垂直给出高 ,由 解得 ,体积为 。
✅【答案】
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(1)证明见解析;(2)四棱锥 的体积为
✍【详细解析】
Abstract
(1)因为 平面 , 平面 ,所以 。
又 ,, 平面 ,所以 平面 。
而 平面 ,故 。
(2)设对角线 ,梯形的高为 。等腰梯形对角线相等且被底的中垂线平分,投影长度为 ,故 ;又对角线互相垂直,梯形面积满足 ,即 ,解得 ,从而 。
由 得 ,故 ,。
由(1)知 平面 ,故 是 在平面 上的射影, 就是直线 与平面 所成的角,即 。
在 中,。
因为 平面 ,所以 ,在 中,。
梯形面积为 ,故体积 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:线面垂直的判定定理与性质;斜线与平面所成的角(射影);锥体体积公式
核心方法:证线面垂直找”平面内两条相交直线”;用第(1)问的结论把 认作射影,把线面角转到 中解三角形
避坑指南:线面角是斜线与”射影”的夹角:第(1)问证得 平面 后, 才是 的射影,这一步是全题枢纽,跳过论证直接用会被扣分;等腰梯形对角线被交点分成的比等于两底之比(),方向别反。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:四棱锥垂直与体积综合题,与 2013 年重庆卷文第 19 题、2013 年安徽卷文第 18 题同族。
结论推广:对角线互相垂直的等腰梯形:( 为对角线长),且 。
方法推广:立体几何大题第(1)问的结论往往是为第(2)问搭桥的(本题: 平面 给出射影点),解题时主动回用。
🔗【关联脉络】
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