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高考数学一题多解例题解析

2017-04-18马宝贵常艳艳

数学学习与研究 2017年7期
关键词:数学

马宝贵+常艳艳

在2016年的高考数学试题中突出了对创新应用能力的考查,对学生的逻辑思维能力以及实践能力进行了深入的考查,体现出了数学本身所具备的理性价值和科学价值,重视的是对数学通性以及通法的考查.为了能够对2016年高考数学试题有更好的了解,并对一题多解有更加深刻的认识,下面就以2016年高考数学题为例探讨一题多解.

例(2016年全国高考理科Ⅰ卷第18题)如图1,在以A,B,C,D,E,F为顶点的五面体中,面ABEF为正方形,AF=2FD,∠AFD=90°,且二面角D-AF-E与二面角C-BE-F都是60°.

(1)证明:平面ABEF⊥平面EFDC;

(2)求二面角E-BC-A的余弦值.

原题中的第一个小题很容易进行证明,在这里就不再进行论述.对于第二个小题,有的考生认为点C难以确定,之所以会这样,是因为他们没有对题目中的“五面体”看清,也就是C、D、E、F是共面的,A、B、C、D共面,那么此时就可以根据AB∥EF来推导出AB与平面CDEF平行,接着就可以根据线面平行的相关性质来推导出AB∥DC,然后推导出CD∥EF,并且还可以证明出∠CEF为二面角C-BE-F的平面角,那么∠CEF=60°,因此,C点的位置是可以确定的.

接下来主要就第二小题的解法进行论述:

解法1

由(1)可知∠DFE=∠CEF=60°,因为AB∥EF,AB平面CDEF,EF平面CDEF,所以EF∥平面ABCD,AB平面ABCD,因为面ABCD∩面EFDC=CD,所以AB∥CD,所以CD∥EF,所以四边形EFDC为等腰梯形.

如图2所示,以E为原点,EF为x轴,EB为y轴,建立坐标系,设FD=1,E(0,0,0),B(0,2,0),C12,032,A(2,2,0),EB=(0,2,0),BC=12,-2,32,AB=(-2,0,0),假设面BEC的法向量为m=(x1,y1,z1).

则m·EB=0,m·BC=0, 也就是2y1=0,12x1-2y1+32z1=0.

取x1=3,y1=0,z1=-1,则m=(3,0,-1),假设面ABC的法向量为n=(x2,y2,z2),则

n·AB=0,n·BC=0, 也就是2x2=0,12x2-2y2+32z2=0.

取x2=0,y2=3,z2=4,n=(0,3,4),假设二面角E-BC-A的大小为θ.

cosθ=m·n|m||n|=-43+1·3+16=-21919.

点评:向量法以其操作简单的特点而被很多的学生采用,但是由于向量法有一个细节需要细心加以处理,即如何确定法向量的方向,如何让两个法向量之间的夹角能够与二面角的平面角相等?……

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