专题02 各类角的证明与求解(原卷版)
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第三篇 立体几何
专题 02 各类角的证明与求解
类型 对应典例
平移法作异面直线所成角 典例 1
利用三余弦公式求解异面直线所成角 典例 2
定义法求解线面角 典例 3
转化法求线面角 典例 4
常规二面角的求解 典例 5
附加条件的二面角求解 典例 6
【典例 1】【2021·江苏高三第二学期模拟】
四棱锥 P﹣ABCD,底面为正方形 ABCD,边长为 4,E为AB 中点,PE⊥平面 ABCD.
(1)若△PAB 为等边三角形,求四棱锥 P﹣ABCD 的体积;
(2)若 CD 的中点为 F,PF 与平面 ABCD 所成角为 45°,求 PC 与AD 所成角的大小.
【思路引导】(1)由 V=PE•S正方形 ABCD,代入相应数据,进行运算,即可;
(2)由 PE⊥平面 ABCD,知∠PFE=45°,进而有 PE=FE=4,PB= ,由 AD∥BC,知∠PCB 或其补角即
为所求,可证 BC⊥平面 PAB,从而有 BC⊥PB,最后在 Rt△PBC 中,由 tan∠PCB= ,得解.
1
【典例 2】【2021·上海静安区·高三一模】
如图所示,等腰梯形 是由正方形 和两个全等的 Rt△FCB 和Rt△EDA 组成, , .
现将 Rt△FCB 沿BC 所在的直线折起,点 移至点 ,使二面角 的大小为 .
(1)求四棱锥 的体积;
(2)求异面直线 与 所成角的大小.
【思路引导】(1)先证明 , ,利用线面垂直的判定定理证明 平面 ABCE 得到
就是四棱锥 的高,可以求出四棱锥 的体积;
(2)取 的中点 ,连结 、,得到 (或其补角)就是 与 所成角,利用余弦定
理求出求异面直线 与 所成角的大小.
2
【典例 3】【2020 届河北省衡水中学模拟】
如图,四棱锥 中, 平面 , , ,
, 为 的中点.
(Ⅰ)证明:平面 平面 ;
(Ⅱ)求异面直线 与 所成角的余弦值;
(Ⅲ)求直线 与平面 所成角的正弦值.
【思路引导】
(Ⅰ)由线面平行的性质可得 ,由勾股定理可得 ,从而可得 平面 ,进而
可得结果;(Ⅱ)取 的中点为 ,连接 ,可证明 为平行四边形, ,
是 与 所成的角,利用余弦定理可得结果;(Ⅲ) 作 于 ,由面面垂直的性质可得
平面 ,连接 ,则 就是直线 与平面 所成角,求出 与 的值,进而可
得结果.
【典例 4】【甘肃省张掖市 2020 届高三诊断】
如图,在三棱锥 中, , , , ,
3
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