本题导读

本题考查线面垂直。

📌【题干】

Question

(2007年福建卷(文)) 如图,正三棱柱 的所有棱长都为 2, 为 中点. (1)求证: 平面 . (2)求二面角 的大小.

🔍【思路分析】

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  1. 建系:,,,,,,。
  2. (1)算 与 ,两相交直线均垂直。
  3. (2)原卷印”二面角 “,但题图与已知只有点 (无 ),按图应为二面角 ,加【注】。
  4. 求(或用综合法:、, 为平面角)两平面法向量夹角。

✅【答案】

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(1)见解析;(2)

✍【详细解析】

Abstract

【注】原卷(2)问印作”二面角 “,但题图与题干均只定义了点 (无 ),按题图几何结构应理解为二面角 ,以下按此解答(官方答案数值即按此口径). (1)以 为原点、 为 轴正向、 方向为 轴、 为 轴建系:,,,,,,. ,,. ,. 与 是平面 内相交直线,故 平面 . (2)设 ,在平面 内作 于 ,连 . 由(1) 平面 ,而 平面 ,故 ; 在 上,故 . 于是 平面 ,从而 ,, 为二面角 的平面角. 中:,,,故 ; ,以 为底得 . 又 , 为 中点,. 在 Rt 中,, . 故二面角 的大小为 . (向量法核对:平面 的法向量 ,平面 的法向量 ,,两法一致.)

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:正三棱柱垂直与二面角

核心方法:建系算点积证线面垂直;二面角用法向量夹角或平面角

避坑指南:法向量所成角可能与二面角互补,需按图形判断锐钝;本题原图印 是排印误,按 理解

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:正三棱柱线面垂直与二面角,2007 立几大题标准结构

结论推广:推广:正三棱柱建系后所有向量坐标都是 的倍数组合

方法推广:立几大题两问通常”证垂直 + 求角”;原图记号有误时按图形结构修正并加注

🔗【关联脉络】

Multi column