本题导读
考查线面垂直与二面角。设 、, 在 上距 为 。建系后 、,得 平面 ;两平面法向量算得 。
📌【题干】
Question
(2008年大纲卷II(文)) 如图,正四棱柱 中,,点 在 上且 .
(1)证明: 平面 ;
(2)求二面角 的大小.
🔍【思路分析】
破题导航
- 由 、 得 。以 为原点建系。
- (1)算 与 、 的数量积,均为零即垂直。
- (2)求平面 与平面 的法向量。
- 由投影或方向检验确定二面角为锐角,。
✅【答案】
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(1)证明见解析;(2)二面角 的大小为
✍【详细解析】
Abstract
设 ,则 ,. 以 为原点,、、 所在直线为 、、 轴建立空间直角坐标系,则 (1),,. 所以 ,,又 、 是平面 内相交直线, 故 平面 . (2)平面 中,,,设法向量 : 取 ,得 . 平面 中,,设法向量 : 取 ,得 . 结合图形判断二面角 为锐角:在半平面 、 内分别取 、,其相对于棱 的垂直分量 故二面角 的大小为
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:正四棱柱中的线面垂直与二面角
核心方法:;
避坑指南: 给出 的竖坐标;证线面垂直只需数量积为零(两条相交直线);二面角用两平面法向量,最后要判断锐钝——本题投影验证为锐角,。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:棱柱垂直与二面角是立体几何解答题标准型,2009 大纲Ⅱ文第 19 题、2010 大纲Ⅱ文第 19 题同型。
结论推广:线面垂直:( 相交);二面角 或投影法定符号。
方法推广:建系坐标务必全部核对一遍再算;法向量夹角与二面角可能互补,用”在两半平面内各取一点作棱的垂线方向”判断; 型比例读准是第一道坎。
🔗【关联脉络】
Multi column
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