本题导读
本题考查直三棱柱中的线面平行、异面直线所成角。
📌【题干】
Question
(2005年北京卷(文)) 如图,在直三棱柱 中,,,,,点 是 的中点.
(1) 求证:;
(2) 求证: 平面 ;
(3) 求异面直线 与 所成角的余弦值.
🔍【思路分析】
破题导航
- 得 ;建系 为原点,,,。
- (1) 。(2) ,方向向量线性组合且 不在平面内。
- 。
✅【答案】
Success
(1) 见解析;(2) 见解析;(3)
✍【详细解析】
Abstract
因为 ,, 满足 ,所以 .建立空间直角坐标系,取 为原点,令 ,, 轴垂直于底面 ,则 ,,. (1) ,,所以 ,故 . (2) ,,,且 .因此直线 的方向向量是平面 内两个相交方向向量的线性组合.另外,若点 在平面 内,则由 的竖直坐标得 ,进而 ,但 不是 的倍数,矛盾.所以 不在平面 内,故 平面 . (3) 取 ,则 ,,且 .所以异面直线 与 所成角的余弦值为 .
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:直三棱柱线面平行与异面角
核心方法:勾股定直角,基底分解证线面平行,数量积求异面角
避坑指南: 得 ; 证线面平行;;异面角取正值别忘绝对值
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:直棱柱中的线面关系(人教 A 版选择性必修一)
结论推广:直棱柱侧棱垂直底面,常用勾股逆定理先定底面直角,再用中位线或基底分解证平行
方法推广:空间向量法(坐标或基底)把证明题化为代数运算,异面角取绝对值
🔗【关联脉络】
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