本题导读

本题考查直线与平面垂直的判定与性质。核心在于中垂线定线线垂直、射影法定线面角的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2013年浙江卷(文)) 如图,在四棱锥 中, 平面 ,,,,, 为线段 上的点.

(1)证明: 平面 ;

(2)若 为 的中点,求 与平面 所成的角的正切值;

(3)若 满足 平面 ,求 的值.

🔍【思路分析】

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  1. (1) 且 → 、 都在 的垂直平分线上 → ;又 平面 → → 平面 。
  2. (2) 记 。(余弦定理),; → 。 为 中点, 为 中点 → 是 的中位线 → 。 在平面 上的射影为 → 所成角即 ,。
  3. (3) 平面 → , 中 。 中 ,, → ; → ; → 。

✅【答案】

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(1)见解析;(2);(3)

✍【详细解析】

Abstract

(1)因为 ,,所以 、 都在线段 的垂直平分面上,即 。 又 平面 , 平面 ,所以 。 , 平面 ,所以 平面 。 (2)记 。在 中,,,由余弦定理 为 中点(等腰三角形三线合一),,,。 由 :。 由 平面 ,点 在平面 上的射影为 ; 在平面 内,所以 在平面 上的射影为 , 与平面 所成的角即 。 为 中点, 为 中点,故 是 的中位线, 平面 → ,在 中 (3)因 平面 , 平面 ,故 ,即 中 。 平面 → ,。 在 中,,,由余弦定理 在 ()中,,故 于是 ,

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:线面垂直的判定与线面角、比值定点

核心方法:、 → 都在 的垂直平分线上 → ,加 底面 → 平面 ;(2) 射影 :;(3) 中 定 →

避坑指南:等腰三角形两次出现(、)是证 的全部伏笔——用”两顶点到底边等距则同在中垂线上”比四次全等快得多;(2) 中线面角的射影是 (因为 就是垂线),别再另作垂线;(3) 只对直角三角形成立,前提是 要先说清。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:立体几何解答题(线面垂直判定 + 线面角 + 垂直定比),浙江卷核心大题。

结论推广:(,),,,,,,。

方法推广:第一问找”双垂直”(线线垂直 + 顶点垂线);线面角用”已证垂线作射影”;定比问题在斜三角形中用”余弦定理定角 + 直角三角形定边”联立。

🔗【关联脉络】

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