本题导读
考查翻折与线面角。(1) 且 , 平面 ;(2) 平面 ,。
📌【题干】
Question
(2010年浙江卷(文)) 如图,在平行四边形 中,,. 为线段 的中点,将 沿直线 翻折成 ,使平面 平面 , 为线段 的中点.
(1)求证: 平面 ;
(2)设 为线段 的中点,求直线 与平面 所成角的余弦值.
🔍【思路分析】
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- (1)取 的中点 ,连 : 是 的中位线, 且 ;又 且 。
- 且 ,四边形 为平行四边形, 平面 。
- (2)设 :,,,,故 ; 为正三角形,。
- 由面面垂直, 平面 ,;故 平面 。
- 取 的中点 :, 平面 , 即线面角。
- ,,,。
✅【答案】
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(1) 见解析
(2)
✍【详细解析】
Abstract
(1)取 的中点 ,连结 ,。 在 中,, 分别为 , 的中点,故 又 为 的中点,,且 , 所以 ,,四边形 为平行四边形, 而 平面 , 不在平面 内,故 (2)设 ,则 ,。 在 中,,由余弦定理得 ; 又 中 ,,故 为正三角形,。 在 中,,故 。 为正三角形 边 的中点,; 由平面 平面 ,交线为 ,得 平面 ,故 。 于是 且 ,得 平面 。 取 的中点 ,连结 ,。在 中 为中位线, ,故 平面 , 即为直线 与平面 所成的角。 在 中: 故直线 与平面 所成角的余弦值为 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:翻折问题中的平行与线面角
核心方法:中位线造平行四边形证线面平行; 平面 后取中点 转化线面角
避坑指南:翻折前后 的边长不变(正三角形 );面面垂直的性质用交线 上的垂线 ; 邻边比斜边别用反。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:证线面平行的两条路:面内找平行线(中位线、平行四边形)或面面平行。
结论推广:翻折问题的关键:折痕两侧各自保持平面图形性质,变的只是二面角。
方法推广:求线面角先找(造)平面的垂线,垂足与斜足连线即射影。
🔗【关联脉络】
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