本题导读

本题考查异面直线间的距离。核心在于建系法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2012年重庆卷(文)) 如图,在直三棱柱 中,,, 为 的中点.

!

(1)求异面直线 和 的距离;

(2)若 ,求二面角 的平面角的余弦值.

🔍【思路分析】

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且 ,故公垂线段即 ;建系后 给出 ,。

✅【答案】

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(1);(2)

✍【详细解析】

Abstract

(1)由 及 为 中点,得 ,。

在 中,。

直三棱柱中 平面 ,而 平面 ,故 ;又 。

所以 是异面直线 与 的公垂线段,所求距离为 。

(2)以 为原点,、 所在直线为 轴、 轴,过 且平行于 的直线为 轴建系。

则 ,,,,( 为棱柱高)。

,。

由 :,故 。

,,它们都垂直于棱 ,故 为二面角 的平面角。

。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:公垂线段与异面直线距离;二面角平面角的定义(棱的垂线);空间向量数量积求角

核心方法:“等腰三角形底边中线即高”找公垂线;建系后先由垂直条件定参,再用夹角公式

避坑指南: 是用来定棱柱高的,不是用来求角的; 为正说明平面角是锐角,若误把 当 以外的值或漏掉”、 在棱 同侧”的判断,会算出 的相反数。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:直三棱柱中异面直线距离与二面角综合题,与 2013 年北京卷理第 14 题、2013 年重庆卷理第 19 题同族。

结论推广:等腰三角形中,底边中点到两腰端点的连线同时垂直于底边与侧棱时即为公垂线段;直棱柱的高可由体对角线或异面垂直条件反解。

方法推广:立体几何解答题:能找公垂线就直接找(第 1 问),求角则建系(第 2 问);建系前先验证三条线两两垂直。

🔗【关联脉络】

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