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1、
規(guī)范答題示例6 空間角的計算問題
典例6 (12分)如圖,AB是圓O的直徑,C是圓O上異于A,B的一個動點,DC垂直于圓O所在的平面,DC∥EB,DC=EB=1,AB=4.
(1)求證:DE⊥平面ACD;
(2)若AC=BC,求平面AED與平面ABE所成的銳二面角的余弦值.
審題路線圖 (1)
(2)―→―→―→
―→
規(guī) 范 解 答·分 步 得 分
構(gòu) 建 答 題 模 板
(1)證明 ∵DC⊥平面ABC,BC?平面ABC,∴DC⊥BC,
又AB是⊙O的直徑,C是⊙O上異于A,B的點,∴AC⊥BC,
又AC∩DC=C,AC,DC?平面ACD,∴BC⊥平面ACD
2、.
又DC∥EB,DC=EB,∴四邊形BCDE是平行四邊形,
∴DE∥BC,∴DE⊥平面ACD.4分
(2)解 在Rt△ACB中,AB=4,AC=BC,
∴AC=BC=2,
如圖,以C為原點,CA,CB,CD所在直線為x,y,z軸,建立空間直角坐標系,
則A(2,0,0),D(0,0,1),B(0,2,0),E(0,2,1),=(-2,0,1),=(0,2,0),=(-2,2,0),=(0,0,1).6分
設平面ADE的一個法向量為n1=(x1,y1,z1),
則令x1=1,得n1=(1,0,2),
設平面ABE的一個法向量為n2=(x2,y2,z2),
則 令x2=1
3、,得n2=(1,1,0).10分
∴cos〈n1,n2〉===.
∴平面AED與平面ABE所成的銳二面角的余弦值為.12分
第一步
找垂直:找出(或作出)具有公共交點的三條兩兩垂直的直線.
第二步
寫坐標:建立空間直角坐標系,寫出點坐標.
第三步
求向量:求直線的方向向量或平面的法向量.
第四步
求夾角:計算向量的夾角.
第五步
得結(jié)論:得到所求兩個平面所成的角或直線和平面所成的角.
評分細則 (1)第(1)問中證明DC⊥BC和AC⊥BC各給1分,證明DE∥BC給1分,證明BC⊥平面ACD時缺少AC∩DC=C,AC,DC?平面ACD,不扣分.
(2)第(2)問中
4、建系給1分,兩個法向量求出1個給2分,沒有最后結(jié)論扣1分,法向量取其他形式同樣給分.
跟蹤演練6 (2018·全國Ⅰ)如圖,四邊形ABCD為正方形,E,F(xiàn)分別為AD,BC的中點,以DF為折痕把△DFC折起,使點C到達點P的位置,且PF⊥BF.
(1)證明:平面PEF⊥平面ABFD;
(2)求DP與平面ABFD所成角的正弦值.
(1)證明 由已知可得BF⊥PF,BF⊥EF,
PF∩EF=F,PF,EF?平面PEF,
所以BF⊥平面PEF.
又BF?平面ABFD,
所以平面PEF⊥平面ABFD.
(2)解 如圖,作PH⊥EF,垂足為H.
由(1)得,PH⊥平面ABFD.
以H為坐標原點,的方向為y軸正方向,||為單位長,建立如圖所示的空間直角坐標系H-xyz.
由(1)可得,DE⊥PE.
又DP=2,DE=1,所以PE=.
又PF=1,EF=2,所以PE⊥PF.
所以PH=,EH=.
則H(0,0,0),P,D,
=,=.
又為平面ABFD的法向量,
設DP與平面ABFD所成的角為θ,
則sin θ===.
所以DP與平面ABFD所成角的正弦值為.
4