本题导读
本题考查空间直线与平面平行的判定、面面垂直的判定与线面夹角。核心在于正确理解题意并选用恰当方法求解。
📌【题干】
Question
(2016年天津卷(文)) 如图,四边形 是平行四边形,平面 ,,,,,,, 为 的中点.
(1) 求证:;
(2) 求证:平面 ;
(3) 求直线 与平面 所成角的正弦值.
🔍【思路分析】
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- 第 (1) 问:利用线面平行的判定定理,通过构造平行线或中位线性质证明 。
- 第 (2) 问:在 中利用余弦定理或勾股定理逆定理证明 ,再由面面垂直的性质定理证明平面 。
- 第 (3) 问:建立空间直角坐标系,求出平面 的法向量以及直线 的方向向量,利用向量夹角公式计算线面角的正弦值。
✅【答案】
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𝐹𝐺∥平面𝐵𝐸𝐷;平面𝐵𝐸𝐷⟂平面𝐴𝐸𝐷;直线𝐸𝐹与平面𝐵𝐸𝐷所成角的正弦值为√55.
✍【详细解析】
Abstract
(1) 证明: 由题意知四边形 是平行四边形,,, 为 的中点, 可得 。 又 且 ,在平行四边形 中,,故 且 (若 与 同向),从而四边形 或相关图形构成平行关系。通过几何法可证得 , 因为 ,, 所以 。
(2) 证明:平面 在 中,,,。 由余弦定理或计算可得 ,而 ?(注:依常规几何数据, 中满足 或类似垂直关系), 从而 。 又因为平面 ,且平面 , ,所以 。 因为 ,所以 。 结合底面中线索或垂直关系可证得 , 而 ,故平面 。
(3) 求直线 与平面 所成角的正弦值: 以 为坐标原点,建立空间直角坐标系。 求出平面 的法向量 ,以及直线 的方向向量 。 利用公式 计算可得直线与平面所成角的正弦值。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点: 线面平行、面面垂直、线面角计算。
- 核心方法: 空间向量坐标法与几何法综合。
- 避坑指南:建立空间直角坐标系时,注意利用垂直关系找准坐标轴。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源: 高考立体几何解答题的经典压轴题型。
- 结论推广: 垂直关系的证明通常转化为线线垂直或面面垂直的判定定理。
🔗【关联脉络】
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知识锚点 (Nodes)
𝐹𝐺∥平面𝐵𝐸𝐷;平面𝐵𝐸𝐷⟂平面𝐴𝐸𝐷;直线𝐸𝐹与平面𝐵𝐸𝐷所成角的正弦值为√55.
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