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解题帮快速破题规范解答大题规范4立体几何
立体几何解答题每年必考,从其在2023年新高考卷Ⅰ中的位置来看,难
度有所下降,说明试题的难度在灵活调整.从近几年的命题情况来看,设问主要采用“论证与计算”相结合的模式,考查考生
的直观想象、逻辑推理、数学运算素养,转化与化归(空间问题转化为平面问题)和
数形结合(根据空间位置关系,利用向量转化为代数运算)的思想方法.高频命题角度
有:(1)空间几何体中的线、面平行和垂直问题,注意空间线、面平行(垂直)的判定
定理和性质定理在解题中的应用;(2)空间角、空间距离的求解,掌握空间异面直线
所成角、线面角、二面角、点线距离、点面距离、线面距离的求法;(3)不同知识点
间的交汇,如空间几何体的体积与空间角、距离相融合等.在利用有关判定定理和性质定理时,应注意定理条件叙述的完整性,否则,极易被扣分!
[2023全国卷甲/12分]如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,A1C⊥平面ABC,
∠ACB=90°,AA1=2,A1到平面BCC1B1的距离为1.(1)证明:A1C=AC;(2)已知AA1与BB1的距离为2,求AB1与平面BCC1B1所成角的正弦值.
(1)
(2)
(1)如图,过A1作A1D⊥CC1,垂足为D. (1分)观察图形特征与待证的结论,适当添加辅助线.∵A1C⊥平面ABC,BC?平面ABC,∴A1C⊥BC, (2分)又∠ACB=90°,∴AC⊥BC.由线面垂直证得线线垂直,注意线在面内的说明.
∵A1C,AC?平面ACC1A1,且A1C∩AC=C,∴BC⊥平面ACC1A1.∵A1D?平面ACC1A1,∴BC⊥A1D, (3分)又CC1,BC?平面BCC1B1,且CC1∩BC=C,∴A1D⊥平面BCC1B1,由已知条件易证△CA1C1是直角三角形,又CC1=AA1=2,A1D=1,∴D为CC1的中点,又A1D⊥CC1,∴A1C=A1C1,又在三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=A1C1,∴A1D=1. (4分)证明线面垂直,注意“线不在多,重在相交”,不要漏写两线相交的说明,否
则,易被扣分.∴A1C=AC. (5分)
(2)如图,连接A1B,由(1)易证Rt△A1CB≌Rt△A1C1B1,∴A1B=A1B1,故取BB1的中点F,连接A1F,∵AA1与BB1的距离为2,∴A1F=2,又△CA1C1是等腰直角三角形,A1D⊥CC1,A1D=1,CC1=2,?
建立空间直角坐标系Cxyz如图所示, (6分)必须判断经过点C的三条直线两两垂直,才能建立空间直角坐标系.??设平面BCC1B1的法向量为n=(x,y,z),?空间中点的坐标一定要求准确,向量的坐标利用“终减起”求解.
取x=1,则y=0,z=1,∴平面BCC1B1的一个法向量为n=(1,0,1). (9分)设AB1与平面BCC1B1所成的角为θ,?注意区分求线面角与二面角的向量公式,不要混淆.?注意及时下结论,避免丢分.
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