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2014年普通高等学校招生全国统一考试(山东卷):理数第17题

  2016-10-30 09:15:17  

(2014山东卷计算题)

(本小题满分12分)

如图,在四棱柱中,底面是等腰梯形,是线段的中点。

(Ⅰ)求证:平面

(Ⅱ)若垂直于平面,求平面和平面所成的角(锐角)的余弦值。

【出处】
2014年普通高等学校招生全国统一考试(山东卷):理数第17题
【答案】

(1)因为四边形是等腰梯形,且,所以,又由的中点,因此,连接,在四棱柱中,因为,可得,所以四边形为平行四边形,因此,又平面平面,所以平面

(2)解法一:连接,由(1)知,所以四边形为平行四边形,可得,由题意,所以为正三角形,因此,因此,又底面,建立空间坐标系,所以,因此,所以,设平面的一个法向量,由,可得平面的一个法向量,又为平面的一个法向量,因此,所以平面和平面所成的角(锐角)的余弦值为

解法二:由(1)知平面平面,过作垂线交,连接,由平面,可得,因此为二面角的平面角,在中,,可得。所以,在中,,所以平面和平面所成的角(锐角)的余弦值为

【解析】

本题主要考查线面关系的判定和二面角。

(1)通过证明平行且相等,得到四边形为平行四边形,则,也即平面,得证;

(2)这里提供两种思路:一、坐标系法,建立如图所示的空间直角坐标系,根据边角关系得到各点坐标和所要求的二面角所在两平面的法向量,即可得该二面角的余弦值;二、几何法,作出如图所示的辅助线,根据线面关系得到二面角的具体角为,在中,得到各边的长后即可得其大小。

【考点】
点、直线、平面的位置关系空间向量的应用
【标签】
图解法直接法建系法


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