本题导读
本题考查直三棱柱中的线线垂直。核心在于建系法的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2012年陕西卷(文)) 直三棱柱 中,,.
(1)证明:;
(2)已知 ,,求三棱锥 的体积.
!
🔍【思路分析】
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设 ,,建系得 、,点积 ;(2),,。
✅【答案】
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(1)证明见解析;(2)
✍【详细解析】
Abstract
(1)以 为原点,、、 所在直线分别为 轴、 轴、 轴建系。记 ,,则
,,,,,。
于是 ,。
。
所以 。
(2)在 中,,故
,即 ,从而 。
中,(直三棱柱的侧棱垂直于底面),其面积 。
平面 即坐标平面 (该三角形三点的纵坐标均为 ),而 ,故 到平面 的距离为 。
所以 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:线线垂直的向量证法;直三棱柱的结构(侧棱垂直底面、底面直角);三棱锥的体积公式与换底
核心方法:建系后垂直问题化为数量积为零;体积取 为底面、 到该平面的距离(即 )为高
避坑指南:(2)的关键是把三棱锥 换个角度看:底面 在坐标平面 内,高恰为 ,不必去求 到面的距离;若直接以 为底面计算会麻烦很多。另外 是直角三角形(直角在 ),面积才好算。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:直三棱柱中的垂直与体积题,与 2012 年重庆卷文第 20 题、2013 年辽宁卷文第 10 题同族。
结论推广:直三棱柱中若底面 满足 ,则任意”侧棱方向 + 底面两边”构成的两两垂直结构可整体建系;,本质是”换底面”技巧。
方法推广:立体几何解答题第一问优先向量法(写坐标、点积);求体积先找”好算的底面 + 垂直的高”,必要时换顶点。
🔗【关联脉络】
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