备战2017高考技巧大全之高中数学黄金解题
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:专题41“巧构”二面角(原卷版).doc
【高考地位】
立体几何中的二面角是一个非常重要的数学概念,求二面角的大小更是历年高考的热点问题,每年各省、市的高考
试题
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中几乎都会出现此类题型。其求解的策略主要有三种方法:其一是定义法,即按照二面角的定义进行求解;其一是射影法,即找其中一个平面的垂线;其一是空间向量法,即建立直角坐标系进行求解. 在高考中常常以解答题出现,其试题难度属中高档题.
【方法点评】
方法一 定义法
使用情景:空间中面面角的求法
解题模板:第一步 首先分别在两个平面中找出与交线垂直的直线;
第二步 然后运用平移或解三角形的知识求其夹角;
第三步 得出结论.
a的正三角形,,C中,,,,DC于,沿折成二面角,,,,DC后,例1. 在边长为D,D
a,,,,DC,这时二面角的大小为 ( ,,C2
【变式演练1】【浙江省绍兴市柯桥区2016届高三教学质量调测(二模)数学(理)试题】(本
BCABC小题满分15分)如图, 以为斜边的等腰直角三角形与等边三角形所在平面 ABD
,,,,,,,,1互相垂直, 且点满足. DEAC,E2
EBC,ABC(1)求证:平面平面;
EBC(2)求平面 与平面所成的角的正弦值. ABD
方法二 射影法 使用情景:空间中面面角的求法
解题模板:第一步 首先求出其中一个平面的垂线; 第二步 然后过垂足作交线的垂线即可得到二面角的平面角; 第三步 运用解三角形等相关知识即可求出其大小. 例2. 【河北省衡水中学2017届高三上学期第三次调,19】(本小题满分12分)如图所示,
在直三棱柱中,平面侧面,且( ABCABC,ABC,ABBAAAAB,,21111111
(1)求证:ABBC,;
1AC(2)若直线与平面ABC所成角的正弦值为,求锐二面角AACB,,的大小( 112
ABCDABCD//ABCDABCD,【变式演练2】如图,在直四棱柱中,底面为等腰梯形,,1111
BCCD,,2AA,2EEF,,ADAAAB,,,,,分别是棱的中点( AB,4111
(1)
证明
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:直线平面; EE//FCC11
(2)求二面角的余弦值( BFCC,,1
【变式演练3】如图,在三棱锥中,平面,,,,ABCD,BCDCBCD,AD,ADDB,P
分别在线段,上,,,是的中点. ACAPPB,3ABMBDQAQQC,2
(1)证明:平面; CPMDQ//
,(2)若二面角CABD,,的大小为,求tan,BDC. 3
方法三 空间向量法 使用情景:空间中面面角的求法
解题模板:第一步 首先建立适当的直角坐标系并写出相应点的空间直角坐标;
第二步 然后求出两个平面的法向量;
,,
,ab第三步 再利用即可得出结论. cos,,,,
ab
例3 . 如图,在四棱锥中,底面为等边三角形,PABCD,PA,ABCDBCPBBCD,,,,
,为的中点( PCEPABDABAD,,,3,
(1)求; AB
(2)求平面与平面所成二面角的正弦值( BDEABP
例4、如图, 已知矩形所在平面垂直于直角梯形所在平面, 平面平面ABCD:ABCDABPEABPEAB,,且,且. 求二面角DPEA,,ABBPADAEAEAB,,,,,2,1,AEBP 的余弦值.
SABCD,ABCD//BCCD,ABBC,,2【变式演练4】如图,四棱锥中,,,,CDSD,,1SAB,侧面为等边三角形.
ABSD,(1)证明:;
ASBC,,(2)求二面角的正弦值.
,【变式演练5】如图,在边长为的菱形中,,点分别是边,ABCDCDCB,,DAB604EF,
ACEFO:,的中点,,沿将翻折到,连接,得到如图的五,CEFEF,PEFPAPBPD,,
PB,10棱锥,且. PABFED,
(1)求证:平面; POABD,
(2)求二面角的余弦值. BAPO,,
PABCD,ABCD【变式演练6】如图所示,在四棱锥中,底面四边形为等腰梯形,E为PD
ABCD中点,PA,平面,( ADBCACBDADBC//,,24,,,
(1)证明:平面平面; PACEBD,
(2)若直线与平面所成的角为30?,求二面角的余弦值( PACPDABEP,,
【高考再现】
1. 【2016高考新课标1卷】(本小题满分为12分)如图,在以A,B,C,D,E,F为顶点的五面体中,
,,,,AFD9060面ABEF为正方形,AF=2FD, ,且二面角D-AF-E与二面角C-BE-F都是( (I)证明:平面ABEF平面EFDC; ,
(II)求二面角E-BC-A的余弦值(
2. 【2016高考新课标2理数】如图,菱形的对角线与交于点,ABCDACOBD
5,点分别在上,,交于点(将AECF,,ABAC,,5,6EF,ADCD,EFBDH,DEF4
,,沿折到位置,( OD,10EF,DEF
,(?)证明:平面; ABCDDH,
,(?)求二面角的正弦值( BDAC,,
3. 【2016高考山东理数】在如图所示的圆台中,AC是下底面圆O的直径,EF是上底面圆O'的直径,FB是圆台的一条母线.
(I)已知G,H分别为EC,FB的中点,求证:GH?平面ABC;
1FBCA,,23(II)已知EF=FB=AC=的余弦值. AB=BC.求二面角,2
4. 【2016高考天津理数】(本小题满分13分)
如图,正方形ABCD的中心为O,四边形OBEF为矩形,平面OBEF?平面ABCD,点G
为AB的中点,AB=BE=2.
(I)求证:EG?平面ADF;
(II)求二面角O-EF-C的正弦值;
2(III)设H为线段AF上的点,且AH=HF,求直线BH和平面CEF所成角的正弦值. 3
ABCDEF,BCFE,5. 【2016高考浙江理数】(本题满分15分)如图,在三棱台中,平面平面
,ABC,ACB=90,,BE=EF=FC=1,BC=2,AC=3.
(I)求证:EF?平面ACFD;
(II)求二面角B-AD-F的平面角的余弦值.
6.【2015高考浙江,理8】如图,已知,是的中点,沿直线将折成,ABCCD,ACDDAB
,,,所成二面角的平面角为,则( ) ,,ACDACDB,,
,,,,A. B. C. D. ,,,,,,,,ADB,ADB,ACB,ACB,
ABDDCBAAABB7.【2015高考安徽,理19】如图所示,在多面体,四边形,11111
BDADE,,CDADDAABCD,均为正方形,为的中点,过的平面交于F. E111111
EFBC// (?)证明:; 1
EADB,, (?)求二面角余弦值. 11
8.【2015江苏高考,22】(本小题满分10分) 如图,在四棱锥中,已知平面,且四边形为直角梯 PABCD,ABCDABCDPA,
,形,, ,,,,ABCBADPAADABBC,,,,2,12
(1)求平面与平面所成二面角的余弦值; PCDPAB
(2)点Q是线段BP上的动点,当直线CQ与DP所成角最小时,求线段BQ的长
P
Q
A D
B C
PABC,PC,9.【2015高考重庆,理19】如题(19)图,三棱锥中,平面
,ABCPCACBDE,3,.,,,,分别为线段上的点,且ABBC,2
CDDECEEB,,,,2,22.
PCD (1)证明:DE,平面
APDC,, (2)求二面角的余弦值。
P
ECB
D
A题(19)图
10.【2015高考四川,理18】一个正方体的平面展开图及该正方体的直观图的示意图如图所示,
BCGHN在正方体中,设的中点为,的中点为 M
(1)请将字母标记在正方体相应的顶点处(不需说明理由) FGH,,
MN//(2)证明:直线平面 BDH
AEGM,,(3)求二面角的余弦值.
【反馈练习】
1. 【2016辽宁大连高三双基测试卷,理19】如图,四棱锥中,底面是边长为P,ABCDABCD
,的菱形,.面,且.在棱上,且,在棱上. 3ABCDPA,3,ABC,60PA,FPAAF,1EPD(?)若面,求的值; CE//PE:EDBDF
(?)求二面角的大小. B,DF,A
P
E
F
AD
BC
2(【河南省新乡市2017届高三上学期第一次调研测试数学(理)试题】(本小题满分12分)
ABCDADBC//如图?所示,四边形为等腰梯形,,且
10ADBCaBADAEBC,,,,,,135,于 3
,点为的中点(将沿着折起至的位置,得到如图?所示的四棱锥BE,ABEAE,ABEEF,
,BADCE,.
,(1)求证:平面; AF//BCD
,,(2)若平面平面,求二面角的余弦值( AECDBCDE,,ABE,
3(【四川巴中市2017届“零诊”,19】 (本小题满分12分)如图,在直三棱柱中,ABCABC,111是的中点. BCD
(1)求证:平面; AB//ADC11
AB,ACAB,AC,1(2)若,,,求平面与平面所成二面角的正弦AA,2ADCABA111值.
4(【湖南永州市2017届高三第一次模拟,18】(本小题满分12分) 如图1,在的平行四边形中,垂直平分,且,现将沿,,:A45ABCDDO?ADOABAB,2
折起(如 DO
图2),使( AC,6
(?)求证:直线平面; AO,OBCD
(?)求平面与平面所成的角(锐角)的余弦值( AODABC
5(【广西南宁二中、柳州高中、玉林高中2017届高三8月联考,19】(本小题满分12分)如
0图,三棱柱ABCABC,ABACAABC,,,,2ABC,中,,,平面平面,,AAC6011111111AACCACAC,与相交于点. D1111
BDAC,(1)求证:; 1
CABC,,(2)求二面角的余弦值. 1
6(【河北邯郸2017届9月联考,19】(本小题满分12分) 如图,已知等边中,,分别为,边的中点,为的中点,为,ABCACNBCEFABMEF
1边上一点,且,将沿折到的位置,使平面平面CNBC,,AEFEF,AEF'AEF',4
. EFCB
AMN',(?)求证:平面平面; ABF'
(?)求二面角的余弦值. EAFB,,'