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2014年普通高等学校招生全国统一考试(浙江卷):理数第20题

(2014浙江卷计算题)

(本小题满分15分)

如图,在四棱锥中,平面平面

(1)证明:平面

(2)求二面角的大小。

【出处】
2014年普通高等学校招生全国统一考试(浙江卷):理数第20题
【答案】

(1)在直角梯形中,由,得,由,知,即。又平面垂直平面,从而平面,所以,又,从而平面

(2)方法一:作,与交于点,过点,与交于点,连结,由(1)知,则,所以是二面角的平面角,在直角梯形中,由,得,又平面垂直平面,得平面,从而,由于平面,得,在中,由,得。在中,由,得。在中,由,得,从而。在中,利用余弦定理分别可得,在中,,所以,即二面角的大小是

方法二:以为原点,分别以射线轴的正半轴建立空间直角坐标系,如图所示,由题意知各点坐标如下:。设平面的法向量为,平面的法向量为,可算得,由可得。由可得,于是,由题意可知,所求二面角是锐角,故二面角的大小是

【解析】

本题主要考查点线面之间的位置关系及空间向量的应用。

(1)只需证明垂直平面内两条相交直线即可。

(2)可以直接做出二面角的平面角,利用余弦定理求得;也可以利用空间向量,求出平面和平面的法向量,利用法向量夹角的余弦值即可求得二面角的余弦值,从而求得二面角的大小。

【考点】
点、直线、平面的位置关系空间向量的应用
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