2023年高考数学新高考Ⅱ-20 |
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2023-07-08 11:20:35 |
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(12分)如图,三棱锥A−BCD中,DA=DB=DC,BD⊥CD,∠ADB=∠ADC=60∘,E为BC中点. (1)证明BC⊥DA; (2)点F满足→EF=→DA,求二面角D−AB−F的正弦值.
 分析:(1)根据已知条件,推得DE⊥BC,AE⊥BC,再结合线面垂直的判定定理,即可求证. (2)根据已知条件,推得AE⊥平面BCD,依次求出两个平面的法向量,再结合向量的夹角公式,即可求解. 证明:(1)连接AE,DE, ∵DB=DC,E为BC中点. ∴DE⊥BC, 又∵DA=DB=DC,∠ADB=∠ADC=60∘, ∴ΔACD与ΔABD 均为等边三角形, ∴AC=AB, ∴AE⊥BC,AE⋂DE=E, ∴BC⊥平面ADE, ∵AD⊂平面ADE, ∴BC⊥DA. (2)解:设DA=DB=DC=2, ∴BC=2√2, ∵DE=AE=√2,AD=2, ∴AE2+DE2=4=AD2, ∴AE⊥DE, 又∵AE⊥BC,DE⋂BC=E, ∴AE⊥平面BCD, 以E为原点,建立如图所示空间直角坐标系,
 D(√2,0,0),A(0,0,√2),B(0,√2,0),E(0,0,0), ∵→EF=→DA, ∴F(−√2,0,√2), ∴→DA=(−√2,0,√2),→AB=(0,√2,−√2),→AF=(−√2,0,0), 设平面DAB与平面ABF的一个法向量分别为→n1=(x1,y1,z1),→n2=(x2,y2,z2), 则{−√2x1+√2z1=0√2y1−√2z1=0,令x1=1,解得y1=z1=1, {√2y2−√2z2=0−√2x2=0,令y2=1,解得x2=0,z2=1, 故→n1=(1,1,1),→n2=(0,1,1), 设二面角D−AB−F的平面角为θ, 则|cosθ|=|→n1⋅→n2||→n1||→n2|=2√3×√2=√63, 故sinθ=√33, 所以二面角D−AB−F的正弦值为√33. 点评:本题主要考查二面角的平面角及其求法,考查转化能力,属于中档题.
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