题目内容

(本小题满分14分)三棱柱的直观图及三视图(正视图和俯视图是正方形,侧视图是等腰直角三角形)如图所示,的中点.

(1)求证:平面

(2)求二面角的正切值.

(1)证明详见解析;(2).

【解析】

试题分析:本题主要考查三视图、线线垂直、线面垂直、空间向量法、补体法等基础知识,考查学生的分析问题解决问题的能力、空间想象能力、逻辑推理能力、转化能力、计算能力. 第一问,利用线面垂直的性质,得到,再由,利用线面垂直的判定,得到平面,利用线面垂直的性质得,再由,利用线面垂直的判定,得到平面

平面平面;第二问,利用空间向量法,建立空间直角坐标系,得到向量的坐标,计算出平面和平面的法向量,再利用夹角公式得到,最后再计算.

试题解析:由三视图可知,几何体为直三棱柱,侧面为边长为2的正方形,底面是等腰直角三角形, 2分

(1)直三棱柱中,平面平面

,D为AC的中点,

,且

平面,又① ..6分

,且

在正方形中,

,且

,又② ..8分

由①②,又,且

. 9分

(2)解法一(空间向量法)以为原点建系,易得

设平面的法向量

,得 ..12分

又平面的法向量设二面角的平面角为

所以 ..14分

解法二:

所求二面角与二面角互余,

中点,有⊥平面,过垂线,垂足为

 

所以二面角的平面角是 11分

因为二面角与二面角互余,

所以二面角的正切值为; ..14分

解法三(补形)如图补成正方体,易得为二面角的平面角,

..14分

考点:三视图、线线垂直、线面垂直、空间向量法、补体法.

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