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2011年普通高等学校招生全国统一考试(重庆卷):理数第19题

(2011重庆卷计算题)

(本小题满分12分,(Ⅰ)(5分),(Ⅱ)(7分).)

如图,在四面体中,平面平面

(Ⅰ)若,求四面体的体积;

(Ⅱ)若二面角,求异面直线所成角的余弦值。

【出处】
2011年普通高等学校招生全国统一考试(重庆卷):理数第19题
【答案】

(Ⅰ)如图,设的中点,由于,所以。故由平面平面,知平面,即是四面体的面上的高,且。在中,因,由勾股定理知。故四面体的体积

(Ⅱ)如图,过,交,已知,平面平面,易知两两垂直,以为原点,射线分别为轴,轴,轴的正半轴,建立空间直角坐标系。不妨设,由,知点的坐标分别为,则。显然向量是平面的法向量。已知二面角,故可取平面的单位法向量,使得,从而。由,有,从而。由,得。设点的坐标为;由,取,有,得(舍去)。知与坐标系的建立方式不合,舍去。因此点的坐标为所以。从而

故异面直线所成的角的余弦值为

【解析】

本题考查空间几何体与直线的位置关系。

(Ⅰ)过作底面上的高,利用三棱锥的体积公式即可;

(Ⅱ)可证明两两垂直,则以为原点,射线分别为轴,轴,轴的正半轴,建立空间直角坐标系,进而表示出来向量的坐标,代入向量夹角公式,继而得到两异面直线的夹角。  

【考点】
空间向量的应用空间几何体点、直线、平面的位置关系
【标签】
直接法建系法
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