本题导读
本题考查直三棱柱中的线面垂直与二面角。核心在于建立空间直角坐标系用向量证垂直并求二面角。
📌【题干】
Question
(2004年全国卷II(文)) 如图,直三棱柱 中,,,,侧棱 ,侧面 的两条对角线交点为 , 的中点为 .
(1) 求证: 平面 ;
(2) 求面 与面 所成二面角的大小.
🔍【思路分析】
破题导航
- 建系 为原点,、、 为三坐标轴正方向。
- 写出 坐标,算 、。
- 证 平面 ;取公棱 上法向量求二面角。
✅【答案】
Success
(1) 证明见解析
(2)
✍【详细解析】
Abstract
(1)建系使 为原点,、、 为三坐标轴正方向,则 ,,,,,. 是矩形 对角线交点, 是 中点,故 ,.于是 ,,.计算得 ,,而 、 是平面 内两条相交直线,故 平面 . (2)公棱为 ,取 ,.在面 内取 ,其与 垂直的分量 ,.在面 内 与 垂直且模为 .故二面角平面角 满足 ,所以 .
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:直三棱柱垂直与二面角
- 核心方法:建系 为原点:,, 面 ;二面角平面角余弦 ,大小
- 避坑指南: 是侧面矩形对角线交点、;二面角 - 为钝角取补——法向量或投影向量夹角要按图形定钝锐
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源: 源于直三棱柱中的垂直与二面角,教材”空间向量与立体几何”
- 结论推广: 一般化:三条两两垂直的棱建系后,所有点坐标由长度直接读出;证垂直先算两个点积;二面角用法向量夹角并按图形定钝锐
🔗【关联脉络】
Multi column
知识锚点 (Nodes)
类题演练 (Links)
