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2020年高考数学全国卷Ⅰ--理18

  2020-10-12 21:38:14  

(2020新课标Ⅰ卷计算题)

如图,为圆锥的顶点,是圆锥底面的圆心,为底面直径,。是底面的内接正三角形,为上一点,。

(1)证明:平面。

(2)求二面角的余弦值。

【出处】
2020年普通高等学校招生全国统一考试(新课标Ⅰ卷):理数第18题
【答案】

(1)设,

所以圆的半径是,即。

根据圆内接三角形的性质可知,

因为是圆锥的顶点,是圆锥的底面圆心,

所以平面。

因为平面,所以,

则。

因为,所以,

则。

同理,。

因为,所以。

同理可证。

因为,所以平面。

(2)如图所示,以所在直线为轴,过点平行于的直线为轴,以所在直线为轴建立空间直角坐标系,

则,,,,,

所以,。

因为平面,

所以是平面的一个法向量。

设平面的法向量为。

有,。

令,得,。

所以。

因为,

且二面角是锐角,所以二面角的余弦值是。

【解析】

本题主要考查空间向量的应用、空间直角坐标系以及直线与平面的位置关系 。

(1)先根据已知条件证明,然后根据空间中各线的长度关系证明和,又因为,所以平面。

(2)先建立合理的空间直角坐标系,写出对应点的坐标,然后求出两个面的法向量,再根据二面角是锐角,所以二面角的余弦值即为两法向量的余弦值的绝对值。

【考点】
空间中的垂直关系空间直角坐标系利用向量法求空间角点、直线、平面的位置关系空间直角坐标系空间向量的应用


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