本题导读
考查线面关系与体积。,, 组合于平面内向量,∥平面 ; 与平面内两相交向量都垂直;。
📌【题干】
Question
(2010年安徽卷(文)) 如图,在多面体 中,四边形 是正方形,,,,∠,, 为 的中点.
(1) 求证: 平面 ;
(2) 求证: 平面 ;
(3) 求四面体 的体积.
🔍【思路分析】
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- 设 ,则 。建系:,,,,。
- 由 、∠ 及 逐条件解出 ,。
- (1) ,,即 平行于平面 内向量,且 不在平面内。
- (2) ,, 与 相交,故 平面 。
- (3) ,。
✅【答案】
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(1) 见解析
(2) 见解析
(3)
✍【详细解析】
Abstract
取 ,则 . 建立直角坐标系,使 ,,,,于是 . 由 及∠,△ 是以 为斜边的等腰直角三角形,因此 . 若设 ,由 得 ,可设 . 由 、 及图中位置关系,可取 ,即 . 又 ,所以 ,得 . 再由 ,得 ,取图示方向 ,于是 ,. (1) ,,而 即 可表示为平面 内两个不共线向量的线性组合;又 不能表示为 (第三个坐标为 迫使 ,此时第二个坐标无法相等),故 不在平面 内. 所以 平面 . (2) . 因为 且 与 是平面 内相交于 的两条直线,所以 平面 . (3) ,,,计算得 即四面体 的体积为 .
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:空间向量证线面平行垂直与求体积
核心方法:建系设参写坐标,向量线性组合证平行,数量积为零证垂直,混合积求三棱锥体积
避坑指南:设 保持参数贯穿全程,最后体积用 表达; 不在平面 内需要单独说明,否则”平行于平面内向量”推不出线面平行。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:多面体中”平行 + 垂直 + 体积”三连问是立体几何解答题的经典布局。
结论推广:等腰直角三角形 的对称性( 为中点)直接给出 ,是定出 竖坐标的关键。
方法推广:混合积公式 与基底法等价,选择熟悉的工具。
🔗【关联脉络】
Multi column
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类题演练 (Links)
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