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2022年高考数学乙卷-理18

  2022-12-16 17:37:55  

(12分)如图,四面体ABCD中,ADCDAD=CDADB=BDCEAC的中点.
(1)证明:平面BED平面ACD
(2)设AB=BD=2ACB=60,点FBD上,当ΔAFC的面积最小时,求CF与平面ABD所成的角的正弦值.

分析:(1)利用三角形全等可得AB=BC,可证EBAC,易证DEAC,从而可证平面BED平面ACD
(2)由题意可知ΔAFC的面积最小时,EFBD,据此计算可求得CF与平面ABD所成的角的正弦值.
解答:(1)证明:AD=CDEAC的中点.DEAC
AD=CDADB=BDCBD=BDΔABDΔCBD
AB=BC,又EAC的中点.EBAC,又BEDE=EBE平面BEDDE平面BED
AC平面BED,又AC平面ACD平面BED平面ACD
(2)解:连接EF,由(1)知ACEFSΔAFC=12AC×EF

EF最小时,ΔAFC的面积最小,EFBD时,ΔAFC的面积最小,
AC平面BEDBD平面BEDACBD,又ACEF=EAC平面AFCEF平面AFC
BD平面AFC,又BD平面ABD平面ABD平面AFC
CCMAF于点M,则CM平面ABD
CFM,即CFA为直线CF与平面ABD所成的角,
AB=BD=2ACB=60,知ΔBAC是2为边长的等边三角形,
AC=2,由已知可得DE=1BE=3,又BD=2BD2=ED2+EB2
BED=90,所以EF=BE×DEBD=32
CF=12+34=72AF=72
ΔACF中,由余弦定理得cosAFC=74+7442×72×72=17
sinAFC=437
CF与平面ABD所成的角的正弦值为437
点评:本题考查面面垂直的证明,考查线面角的正弦值的求法,属中档题.

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