高考立体几何试题的向量解法于真灵 用向量处理立体几何的空间问题,为立体几何的学习提供了简洁的语言系统和代数化的推理方式,减少了琐碎的解题技巧,体现了现代数学的思想方法
本文用向量解答近年来的高考立体几何题
(1997 年全国高考试题) 在正方体中,E、F 分别是、CD 的中点 (I)证明; (II)求 AE 与所成角; (III)证明面 AED⊥面 A1FD
图 1 解 : ( I ) 证 明 如 图 1 所 示 , 建 立 空 间 直 角 坐 标 系 , 设 正 方 体 的 棱 长 为 2 , 则A(2,0,0),D(0,0,0),D1 (0 ,0 ,2),A1(2,0,2),F(0,1,0),E(2,2,1)
因为 所以,即 (II) 又 由 所以,即 (III)因为,,, 则平面 ADE 的向量 平面的法向量 由于 所以,即平面 例 2
(1998 年全国高考试题)如图 2 所示,已知斜三棱柱的侧面与底面 ABC 垂直,∠ABC=90°,BC=2,AC=,且,
用心 爱心 专心 115 号编辑 1 图 2 (I)求侧棱 A1A 与底面 ABC 所成角的大小; (II)求侧面 A1ABB1与底面 ABC 所成二面角的大小; (III)求顶点 C 到侧面 A1ABB1的距离
解:(I)如图 2 所示,建立空间直角坐标系,易知 z 轴在平面 ACC1A1内,过 A1、B 分别作 AC 的垂线,垂足为 D、E,在 Rt△AA1C 中,
在 Rt△ABC 中,, 所以有 A(0,0,0),,C, 底面 ABC 的法向量 设向量与 的夹角为 α 则 即 α=45°,因而侧棱 AA1与底面 ABC 所成的角为
(II)侧面 AA1BB1的法向量 设侧面与底面 ABC 所成的角为 β,则 即 β=60°,因而侧面 AA1BB1与底面 ABC 所成的角为 60°