本题导读

本题考查线面垂直的证明、线面平行的证明与二面角的求解。核心在于用勾股逆定理证垂直,用中位线证平行,再作辅助线找二面角平面角。

📌【题干】

Question

(2004年湖南卷(文)) 如图,在底面是菱形的四棱锥 中,,,,点 是 的中点.

(1) 证明: 平面 , 平面 ;

(2) 求以 为棱, 与 为面的二面角 的正切值.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 菱形 得 ; 证 ,同理 ,故 平面 。
  2. 为 中点,(中位线),故 平面 。
  3. 作 、,。

✅【答案】

Success

(1) 证明见解析

(2)

✍【详细解析】

Abstract

由菱形性质及 , 与 均为边长为 的等边三角形,故 . (1)在 中,,故 ;同理 ,而 、 是平面 内相交直线,故 平面 .设 与 交于 ,则 为 中点;又 是 中点,故 是 的中位线,,而 平面 ,所以 平面 . (2)过 作 交 于 ,则 平面 ,且 为 中点,;作 于 ,则 .由三垂线定理 ,故 为二面角 的平面角,.

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:线面垂直与二面角
  2. 核心方法:菱形 得 ;(1) 证 ,同理 ,故 平面 ; 是 中点,( 为 中点)证 平面 ;(2)作 、,
  3. 避坑指南:菱形 使两三角形为等边;证线面平行用中位线 ;二面角找平面角, 用对边比邻边

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 源于线面垂直与二面角,教材”空间点线面”
  2. 结论推广: 一般化:勾股逆定理证垂直;中位线证线面平行;证垂直用勾股,证平行用中位线,二面角找平面角

🔗【关联脉络】

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