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2018年高考数学北京--理16

  2018-07-26 16:16:24  

(2018北京卷计算题)

如图,在三棱柱中,平面分别为的中点,

(Ⅰ)求证:平面

(Ⅱ)求二面角的余弦值;

(Ⅲ)证明:直线与平面相交。

【出处】
2018年普通高等学校招生全国统一考试(北京卷):理数第16题
【答案】

(Ⅰ)证明:因为中点,

所以

因为平面分别为的中点,

所以

所以平面

因为平面

所以

又因为平面平面

所以平面

(Ⅱ)由(Ⅰ)知平面

又因为

所以两两垂直。

为原点,分别以轴建立空间直角坐标系,如图所示,

中,因为

所以

所以

所以

设平面的法向量为

,即

不妨令,所以

显然,平面

所以可取平面的法向量为

设平面的法向量与平面的法向量的夹角为

由图可得,二面角为钝角,

所以二面角的余弦值为

(Ⅲ)证明:因为

所以

由(Ⅱ)可知,平面的一个法向量为

所以直线不与平面平行,

又直线不在平面内,

所以直线与平面相交。

【解析】

本题主要考查空间向量的应用和点、直线、平面的位置关系。

(Ⅰ)由中点可得,由平面。因为,所以平面

(Ⅱ)由(Ⅰ)的结论建立空间直角坐标系,分别得出,进而求得平面的一个法向量,由平面,所以,观察图可知二面角为钝角,所以二面角余弦值为

(Ⅲ)根据说明与法向量不垂直,得到直线不与平面平行,即直线与平面相交。

【考点】
点、直线、平面的位置关系空间向量的应用


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