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2013年普通高等学校招生全国统一考试(广东卷):理数第18题

(2013广东卷计算题)

(本小题满分14分)

如左图,在等腰直角三角形中,,,分别是上的点,,为的中点。将沿折起,得到如右图所示的四棱椎,其中。

(1)证明:平面;

(2)求二面角的平面角的余弦值。

【出处】
2013年普通高等学校招生全国统一考试(广东卷):理数第18题
【答案】

(1)设为的中点,连接计算得,

因为为等腰底边的中线,所以,

因为在原等腰底边的高线上,所以,

又因为平面,所以平面。

因为平面,,所以。

在中,,所以,

因为,平面,平面,

所以平面。

(2)解法一:如图,过作的垂线交的延长线于,连接,

因为平面,平面,所以。

因为,所以平面,

因为平面所以。

所以为所求二面角的平面角。

在中,, ,

于是在中,,

所以。

解法二:如图,以为原点,分别以为轴正方向,建立直角坐标系。于是 ,,

设为平面的一个法向量,则于是

故

,取,

再取平面的一个法向量,设与的夹角为,则由图可知,二面角的平面角的余弦值为。

【解析】

本题考查线面垂直证明与二面角的求解。

(1)中构造直线,可以得到,故,再利用勾股定理得到,从而得到线面垂直。

(2)中可使用线与平面的关系求得二面角,也可建立直角坐标系,求出两个面的法向量,从而求出二面角。

【考点】
空间向量的应用点、直线、平面的位置关系
【标签】
定义法图解法直接法
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