本题导读
得 ,结合面面垂直得 平面 ;作 交 于 ,。
📌【题干】
Question
(2014年浙江卷(文)) 如图,在四棱锥 中,平面 平面 ,,,,.
(1) 证明: 平面 ;
(2) 求直线 与平面 所成的角的正切值.
🔍【思路分析】
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得 ,结合面面垂直得 平面 ;作 交 于 ,。
✅【答案】
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(1) 证明见解析;(2)
✍【详细解析】
Abstract
(1) 在底面 中,,,。
以 为原点、 为 轴、 为 轴建系(或由勾股拼接):,,,,于是 。
在 中:,,即 。由勾股定理的逆定理,,。
又平面 平面 ,交线为 , 平面 ,由面面垂直的性质定理, 平面 。
(2) 接(1)的坐标:,,故直线 :;直线 :,两者斜率 与 ,。
由面面垂直的性质( 平面 ,交线 ),得 平面 。
过 作 交直线 于 ,则 平面 。: 与 联立得 ,于是
,。
由 平面 得 ,在 中:。
因 平面 且 , 是 在平面 内的射影, 即直线 与平面 所成的角,
。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:面面垂直的性质定理;线面垂直判定;几何法求线面角
- 核心方法:“勾股逆定理找线线垂直” + “平移交线的垂线作射影”
- 避坑指南:底面 是有直角的梯形而非矩形, 点位置要由 、、 共同确定, 是全题枢纽;求线面角时”垂足 落在 延长线上还是线段上”要交代清楚(本题 在线段 上)。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源: 空间几何解答题的几何法流派(2014 浙江理 20 同题),浙江卷一贯偏好”少建系、多推理”。
- 结论推广: 一般地,面面垂直处”作(或平移)交线的垂线”即得面面垂直的垂线,再连结斜线上的点与垂足即得射影与线面角——这是几何法求线面角的固定套路。
- 方法推广: 线面角几何法三步:定垂线(找或造与交线垂直的线)→ 定射影(连斜足与垂足)→ 在直角三角形中算角。
🔗【关联脉络】
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