本题导读

本题考查直三棱柱中的线面垂直、异面直线距离与二面角余弦。核心在于公垂线段的构造与射影面积比。

📌【题干】

Question

(1985年广东卷(文)) 已知直三棱柱 的侧棱 ,它的底面 中有 ,, 是 的中点.

(1)求证:.

(2)求证: 和 所在的异面直线的距离等于 .

(3)设截面 与侧面 所成较小的二面角为 ,试求 的值.

🔍【思路分析】

破题导航

(1)证 平面 ;(2) 为公垂线段;(3)。

✅【答案】

Success

(1) (2) 证明见解析

(3)

✍【详细解析】

Abstract

(1)因 是直三棱柱, 底面 。又 平面 ,故 。因 是等腰 底边 中点,。故 平面 。又 平面 ,故 。 (2)过 作 于 ,因 平面 ,,故 是 与 的公垂线段。因 ,,,。在 中,,。由 ,。 (3)方法一:因 , 侧面 ,连 ,由三垂线定理 ,故 是二面角的平面角。,,,故 。 方法二:因 侧面 , 在侧面上的射影是 ,故 。,,,由海伦公式 ;。故 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:直三棱柱中的垂直与二面角

核心方法:三垂线定理与射影法

避坑指南:异面直线距离用公垂线段 ,

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:直三棱柱中的综合问题

结论推广:等腰直角三角形底面时

方法推广:射影面积比求二面角余弦

🔗【关联脉络】

Multi column