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2019年高考数学北京--理16

  2019-06-19 15:09:22  

(2019北京卷计算题)

(本小题分)如图,在四棱锥中,平面,,,,。为的中点,点在上,且。

(Ⅰ)求证:平面;

(Ⅱ)求二面角的余弦值;

(Ⅲ)设点在上,且。判断直线是否在平面内,说明理由。

【出处】
2019年普通高等学校招生全国统一考试(北京卷):理数第16题
【答案】

(Ⅰ)因为平面,平面,

所以。

又因为,,,平面,

所以平面。

(Ⅱ)过点作,交于点,则,

以为原点,所在直线为轴,所在直线为轴,所在直线为轴建立空间直角坐标系,

所以,,,,

设平面的法向量为,

则

即

令,则,,

则为平面的一个法向量,

由(Ⅰ)可得平面,

所以平面,

即为平面的一个法向量,,

设二面角为,由图可得,

则

,

即二面角的余弦值为。

(Ⅲ)由(Ⅱ)得平面的一个法向量为。

因为在上,且,

,,

所以,,, 

所以。

因为,

所以。

又因为点平面,

所以直线在平面内。

【解析】

本题主要考查点、直线、平面的位置关系和空间向量的应用。

(Ⅰ)根据题目条件利用线面垂直的判定定理即可得平面。

(Ⅱ)过点作,交于点,以为原点,所在直线为轴,所在直线为轴,所在直线为轴建立空间直角坐标系,设平面的法向量为,由可得,由(Ⅰ)可得为平面的法向量,设二面角为,则。

(Ⅲ)判断与平面的法向量是否垂直,若垂直,则直线在平面内。

【考点】
点、直线、平面的位置关系空间向量的应用


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