本题导读

本题考查直线与平面垂直、二面角的求解。

📌【题干】

Question

(2005年全国卷III(文)) 如图,在四棱锥 中,底面 是正方形,侧面 是正三角形,平面 底面 .

(1)证明: 平面 ;

(2)求面 与面 所成的二面角的大小.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 设正方形边长 ,建系 。
  2. 平面 垂直底面且 为正三角形,取 ,平面 方程 ,故 (方向 )垂直。
  3. 求两平面法向量,用 求二面角。

✅【答案】

Success

(1) 证明见解析;(2)

✍【详细解析】

Abstract

(1)设正方形边长为 ,建系 ,,,. 平面 垂直于底面,且 是边长为 的正三角形,可取 . 平面 的方程为 ,而 的方向向量为 ,故 平面 . (2)平面 的法向量 ;平面 内两相交直线方向向量取 ,,法向量取 . 设两平面的锐二面角为 ,则 ,故二面角为 .

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:四棱锥线面垂直与二面角

核心方法:建系 ; 方向 垂直 (方程 );法向量 ,

避坑指南:线面垂直证方向向量与面内两相交向量点积为零;二面角用两法向量夹角

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:四棱锥线面垂直与二面角是建系标准题

结论推广:正三角形侧面垂直底面的建系取点

方法推广:法向量夹角求二面角

🔗【关联脉络】

Multi column