本题导读

本题考查长方体中异面直线所成的角、二面角与点到平面的距离。核心在于由线面角定出长方体参数,再用空间向量统一处理三问。

📌【题干】

Question

(2005年山东卷(文)) 如图,已知长方体 ,,,直线 与平面 所成的角为 , 垂直 于 , 为 的中点.

(1) 求异面直线 与 所成的角;

(2) 求平面 与平面 所成的二面角(锐角)的大小;

(3) 求点 到平面 的距离. (图见配图)

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 建系 为原点,由 定 。
  2. (1) 设 由垂直定 ,算夹角。
  3. (2)(3) 法向量求二面角与距离。

✅【答案】

Success

(1) (2) (3)

✍【详细解析】

Abstract

建立直角坐标系,令 ,,,,竖直方向为 轴.则平面 为平面 ,且 .由直线与平面所成角的定义,,即 ,解得 ,.此时 ,,故 . (1) 设 .由 ,有 ,从而 ,所以 .因此 ,.于是 ,,.设所成角为 ,则 ,所以 . (2) 平面 的一个法向量为 ,平面 的法向量为 .所以两平面所成锐二面角 满足 ,故 . (3) 由法向量可知平面 的方程为 .点 到该平面的距离为 . 注:答案册印 系漏印分母,按 与 (3) 距离 自洽复算应 ;答案册 (2) 印 系 的文本层压扁,按复算录 .

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:长方体中的空间角与距离

核心方法:建系定 ,向量法求角与距离

避坑指南: 解出 (答案册 系漏印分母,按自洽值录);(2) 的余弦是 不是 (答案册文本层压扁 )

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:人教 A 版必修 2 立体几何与空间向量

结论推广:建系 、、;(异面角)、(二面角)、

方法推广:线面角定义给方程定参数;异面角、二面角、点面距全部化归为向量模与数量积

🔗【关联脉络】

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