证明面面垂直与计算异面直线所成角【母题来源】2015新课标1理-18【母题原题】如图,,四边形ABCD为菱形,∠ABC=120°,E,F是平面ABCD同一侧的两点,BE⊥平面ABCD,DF⊥平面ABCD,BE=2DF,AE⊥EC.(Ⅰ)证明:平面AEC⊥平面AFC(Ⅱ)求直线AE与直线CF所成角的余弦值【答案】(Ⅰ)见解析(Ⅱ)【考点定位】本题考查空间垂直判定与性质、异面直线所成角的计算、空间想象能力、推理论证能力,是基础题.【命题意图】本题考查线面垂直的判定、面面垂直的判定、异面直线所成角的计算,考查空间想象能力、推理论证能力及利用空间向量处理立体几何问题的运算求解能力.【方法、技巧、规律】对空间面面垂直问题的证明有两种思路,思路1:几何法,先由线线垂直证明线面垂直,再由线面垂直证明面面垂直;思路2:利用向量法,通过计算两个平面的法向量,证明其法向量垂直,从而证明面面垂直;对异面直线所成角问题,也有两种思路,思路1:几何法,步骤为一找二作三证四解,一找就是先在图形中找有没有异面直线所成角,若没有,则通常做平行线或中位线作出异面直线所成角,再证明该角是异面直线所成角,利用解三角形解出该角;思路2:向量法,计算出两条异面直线的方向向量的夹角的余弦值,异面直线所成角的余弦值就是向量夹角余弦值的绝对值.【探源、变式、扩展】高考对立体几何平行与垂直的考查是高考的热点和重点,可以考查线面垂直的判定与性质、面面垂直的判定与性质,也可以考查线面平行的判定与性质、面面平行的判定与性质,解题思路有几何法和向量法两种.对空间角的考查重点考查异面直线所成角、线面角、二面角,思路也有两种,几何法与坐标法,几何法运算量小,但辅助线不易做,坐标法思路明晰,但运算量大,容易出错.【变式】【2015届浙江省东阳市5月模拟】如图,已知平面,为等边三角形.(1)若平面平面,求CD长度;(2)求直线AB与平面ADE所成角的取值范围.【答案】(1);(2).1.【2015届江苏省宿迁市一摸】如图,在直三棱柱中,已知,,,点,分别在棱,上,且,,.(1)当时,求异面直线与所成角的大小;(2)当直线与平面所成角的正弦值为时,求的值.【答案】(1)(2).【解析】建立如图所示的空间直角坐标系.2.【2015届贵州省贵阳市上学期期末监测】如图,已知四棱锥中,平面,,,且,,是的中点.(1)求异面直线与所成角;(2)求二面角的平面角的余弦值.【答案】(1);(2).,即二面角的平面角的余弦值为.3.【2015届湖南省益阳市高三四月调研考试理科数学试卷】(本小题满分12分)如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AA1=AB=2AD=2,E为AB的中点,F为D1E上的一点,D1F=2FE.(Ⅰ)证明:平面平面;(Ⅱ)求二面角的平面角的余弦值.【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ).4.【2015届海南省高三5月模拟】如图,直角梯形与等腰直角三角形所在的平面互相垂直.∥,,,.(1)求证:;(2)求直线与平面所成角的正弦值;(3)线段上是否存在点,使//平面?若存在,求出;若不存在,说明理由.【答案】(1)见解析;(2);(3)5.【2015届江西省鹰潭市第一次模拟】在如图所示的几何体中,平面,∥,是的中点,,,.(1)证明平面;(2)求二面角的余弦值的大小.【答案】(1)证明如下;(2);6.【2015届天津市南开区一模】如图,在四棱锥P-ABCD中,四边形ABCD是直角梯形,AB⊥AD,AB∥CD,PC⊥底面ABCD,AB=2AD=2CD=4,PC=2a,E是PB的中点.(Ⅰ)求证:平面EAC⊥平面PBC;(Ⅱ)若二面角P-AC-E的余弦值为,求直线PA与平面EAC所成角的正弦值.【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ).7.【2015届江西省吉安市一中第二次阶段考试】如图,已知AB⊥平面ACD,DE∥AB,△ACD是正三角形,AD=DE=2AB,且F是CD的中点。(1)求证:AF∥平面BCE;(2)求证:平面BCE⊥平面CDE;(3)求平面BCE与平面ACD所成锐二面角的大小.【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)45°.8.【2015届陕西西北工业大学附中下学期四模】如图,三棱柱中,平面,,,点在线段上,且,.(Ⅰ)求证:直线与平面不平行;(Ⅱ)设平面与平面所成的锐二面角为,若,求的长;(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,设平面平面,求直线与所...