本题导读

本题考查线面垂直。核心在于等腰三线合一加线面垂直再建系。

📌【题干】

Question

(2006年安徽卷(文)) 如图, 是边长为 的正六边形 所在平面外一点,, 在平面 内的射影为 的中点 。

(1) 证明:;

(2) 求面 与面 所成二面角的大小。

🔍【思路分析】

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  1. 正六边形中 , 等腰, 为底边 中点,三线合一得 。
  2. 平面 ,,故 平面 ,从而 。
  3. (2) 以 为原点、、、 为 、、 轴建系,写出各点坐标,求平面 与平面 的法向量。
  4. 两法向量夹角的余弦绝对值 ,即二面角的余弦值。

✅【答案】

Success

(1) 见解析

(2)

✍【详细解析】

Abstract

(1) 因为 是边长为 的正六边形,所以 , 为等腰三角形。 又 为 的中点,所以 。 因为 在平面 内的射影为 ,所以 平面 ,而 平面 ,所以 。 又 ,, 平面 , 平面 , 所以 平面 ,而 平面 ,故 。 (2) 以 为原点,、、 所在直线分别为 轴、 轴、 轴建立空间直角坐标系。 设正六边形中心为 ,则 在 上且 ,各点坐标: ,,,,。 ( 检验:。) ,, 。 设平面 的法向量 : 取 。 设平面 的法向量 : 取 。 。 所以二面角 的大小为 。 ★【裁定】答案册 (1) 仅给结论未给过程,(2) 与复算一致。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:六棱锥二面角

核心方法:三垂线定理证垂直再向量求角

避坑指南: 为 中点则 , 底面得 ;以 为原点建系,两平面法向量夹角余弦绝对值

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源: 源自正六边形与三垂线定理,二面角向量解法

结论推广: 射影为中点的垂直关系推广到各类底面图形

方法推广: 三垂线定理证线线垂直,建系后法向量求二面角

🔗【关联脉络】

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