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2020年高考数学全国卷Ⅲ--理19

(2020新课标Ⅲ卷计算题)

如图,在长方体中,点,分别在棱,上,且,。

(1)证明:点在平面内。

(2)若,,,求二面角的正弦值。

【出处】
2020年普通高等学校招生全国统一考试(新课标Ⅲ卷):理数第19题
【答案】

(1)证明:如图所示,在上取一点,使,连接,,连接。

因为在矩形中,有,

所以且,

四边形为平行四边形,

所以。

又因为,

所以在长方体中,且,

所以四边形为平行四边形,

所以,

所以,

所以、、、四点共面,

故点在平面内。

(2)建立空间直角坐标系如图所示。

则,,,,,,,

所以,,,,

设平面的法向量为,

则有,,

设,

解得,,

即。

设平面的法向量为,

则有,

,

设,

解得,,

即,

因为,

所以二面角的正弦值是。

【解析】

本题主要考查点、直线、平面的位置关系和空间向量的应用。

(1)在上取一点,使,连接,,连接。欲证明点在平面内,只需证明平面,即证明即可。

(2)建立空间直角坐标系,写出各点坐标和相关向量的坐标表示,通过平面和的法向量可求得的余弦值,从而可求得的正弦值。

【考点】
空间中的平行关系利用向量法求空间角点、直线、平面的位置关系空间向量的应用
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