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2021年高考真题 理科数学 (全国甲卷)

(1)直棱柱ABC-A1B1C1,侧面AA1B1B为正方形

所以A1B1=B1B=AB=BC=2

所以侧面BB1C1C为正方形

取BC中点M,连接B1M和EM

因为F为CC1重点,所以B1M⊥BF

由已知BF⊥A1B1

且A1B1B1M=B1

所以BF⊥平面A1B1M

由于E为AC中点,所以EM∥A1B1

所以EM平面A1B1M,所以BF⊥DE

(2)由(1)可知,A1B1⊥BF,且A1B1⊥B1B,所以A1B1⊥平面B1BCC1

以B为原点,BC,BY,BB1为xyz轴建立空间直角坐标系

设C(2,0,0),A(0,-2,0),B1(0,0,2)

C1(2,0,2),A1(0,-2,2),E(1,-1,0),F(2,0,1),D(0,n,2)

则向量EF=(1,1,1),向量FD=(-2,n,1)

设向量m⊥平面BB1C1C,则向量m=(0,1,0)

向量n⊥平面DEF,则向量n=(x,y,z)

由: 得:得:

得:=(n-1,3,-n-2)

设平面BB1C1C与平面DEF所称角为Q

cosQ=|cos>|==

==

所以,当n=-1/2时,cosQ最大为=

此时sinQ 最小为

所以,当B1D=1/2时,sinQ最小为

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