本题导读

本题考查线面垂直的判定与性质。核心在于几何法、空间向量坐标法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2018年北京卷文)如图,在四棱锥 中,底面 为矩形,平面 平面 ,,, 分别为 的中点.

(1) 求证:;

(2) 求证:平面 平面 ;

(3) 求证: 平面 .

🔍【思路分析】

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  1. 第(1)问利用面面垂直的性质定理证明 平面 ,进而证得 。
  2. 第(2)问利用线面垂直的判定定理证明 平面 ,进而证得两平面垂直。
  3. 第(3)问建立空间直角坐标系,利用法向量法证明 与平面 的法向量垂直,从而得出线面平行。

✅【答案】

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(1) 证明见解析

(2) 证明见解析

(3) 证明见解析

✍【详细解析】

Abstract

(1) 证明: 因为 , 为 的中点,所以 . 又因为平面 平面 ,平面 平面 ,且 平面 , 所以 平面 . 又因为 平面 ,所以 .

(2) 证明: 因为四边形 为矩形,所以 . 又平面 平面 ,且交线为 , 平面 , 所以 平面 . 因为 平面 ,所以 . 又因为 ,且 , 所以 平面 . 因为 平面 ,所以平面 平面 .

(3) 证明: 以 为坐标原点, 的方向为 轴正方向,过点 且垂直于平面 的方向为 轴正方向建立空间直角坐标系。 设 ,则 ,. 相关点坐标为: ,,,,. 因为 是 的中点,可得 . 从而向量 . 设平面 的法向量为 , 因为 ,, 由 ,取 . 计算可得 . 因为 平面 ,所以 平面 .

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:线面垂直、面面垂直、线面平行。
  2. 核心方法:面面垂直性质定理的降维转化、空间向量法。
  3. 避坑指南:运用线面垂直性质时必须强调交线垂直关系;用向量法证明线面平行时需说明直线不在平面内。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 高考立体几何解答题常规题型,重点考查空间想象能力与逻辑推理能力。
  2. 结论推广: 熟练掌握“面面垂直转化线面垂直”的核心转化思想。

🔗【关联脉络】

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