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,
为
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
和
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,
,
又
面
,
面
,且![]()
,
平面
,又
面
,
① ..6分
又
,
又
面
,
面
,且![]()
,
面
,
面
,![]()
![]()
在正方形
中,![]()
又
面
,
面
,且![]()
,
面
,又
面
,![]()
② ..8分
由①②,又
面
,
面
,且![]()
,
面
. 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
由
,
得
令
,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,
取
中点
,有
⊥平面
,过
作
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
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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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