本题导读
本题考查异面直线所成的角,以及几何体的体积。
📌【题干】
Question
(2011年上海卷(文)) 已知 是底面边长为 的正四棱柱,高 ,求:
(1) 异面直线 与 所成角的余弦值;
(2) 四面体 的体积.
🔍【思路分析】
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- 步骤1:平移 至
- 步骤2:(或其补角)即异面直线所成角
- 步骤3:四面体体积用间接法割补
✅【答案】
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(1)
(2)
✍【详细解析】
Abstract
(1) 因 ,异面直线 与 所成角即 与 所成角。
连 。,,。
。
(2) 以 为原点建系:,,,,,。
。
(行列式展开:。)
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:异面直线所成角的平移法;四面体体积(割补或向量)
核心方法:(1) 平移一条线到同一平面再用余弦定理;(2) 建系用混合积或割补求体积
避坑指南:异面直线所成角取”锐角或直角”,余弦取绝对值(本题恰为正);四面体四个顶点中 与 是体对角线两端,底面不要错取 的高为 时底面应是含 、、 的图形——稳妥做法是坐标混合积。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:棱柱中的角与体积题与 2012-上海卷文-19、2013-上海卷文-10、2012-重庆卷文-20 同族。
结论推广:推广:正四棱柱中 、 等平移关系大量存在;四面体 的体积是整柱体积的 。
方法推广:立体几何解答:先找平行线完成”异面化共面”,角度用余弦定理;体积优先建系混合积,避免割补出错。
🔗【关联脉络】
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