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2012年普通高等学校招生全国统一考试(湖南卷):理数第18题

  2016-10-28 19:08:09  

(2012湖南卷计算题)

(本小题满分12分)

如图,在四棱锥中,平面的中点。

(Ⅰ)证明:平面

(Ⅱ)若直线与平面所成的角和与平面所成的角相等,求四棱锥的体积。

【出处】
2012年普通高等学校招生全国统一考试(湖南卷):理数第18题
【答案】

法一:(Ⅰ)如图:

连接,由。又的中点,所以。因为平面平面,所以 。而是平面内的两条相交直线,所以平面

(Ⅱ)过点,分别与相交于,连接。由(Ⅰ)平面知,平面.于是为直线与平面所成的角,且。由平面知,为直线与平面所成的角。,由题意,知,因为,所以。由知,,又,所以四边形是平行四边形,故。于是。在中,,所以,于是。又梯形的面积为,所以四棱锥的体积为

法二:如图,以为坐标原点,所在直线分别为轴,轴,轴建立空间直角坐标系.设,则相关的各点坐标为:

(Ⅰ)易知。因为,所以是平面内的两条相交直线,所以平面 。

(Ⅱ)由题设和(Ⅰ)知,分别是平面,平面的法向量,而与平面所成的角和与平面所成的角相等,所以,即。由(Ⅰ)知,,由,故,解得。又梯形的面积为,所以四棱锥的体积为 。

【解析】

本题主要考查点线面的位置关系及建系法的应用。

(Ⅰ)证明直线垂直于平面即证明直线和平面内的两条相交直线垂直。本题中

(Ⅱ)由于平面,故考虑使用建系法,以为原点建立坐标系,设,利用向量的数量积求出与平面所成的角及与平面所成的角,列方程解出

【考点】
空间几何体点、直线、平面的位置关系
【标签】
图解法直接法建系法


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