专题地图 › 空间角与距离
2026 年吉林预赛
F2填空题空间角与距离
在三棱锥 P−ABC 中,PA⊥ 平面 ABC,∠BAC=90∘, D,E,F 分别是棱 AB,BC,CP 的中点,AB=AC=1,PA=2。 则直线 PA 与平面 DEF 所成角的正弦值为
A. 51B. 52C. 55D. 525.
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
解析
提示
题中三条两两垂直的线段 AB,AC,AP 长度已知,建立直角坐标系后,中点坐标和 平面法向量都可直接求出。
思路
线面角的正弦等于直线方向向量与平面单位法向量夹角的余弦。
解答
取
A=(0,0,0),B=(1,0,0),C=(0,1,0),P=(0,0,2).
则
D=(21,0,0),E=(21,21,0),F=(0,21,1).
于是
DE=(0,21,0),DF=(−21,21,1).
平面 DEF 的一个法向量为
DE×DF=(21,0,41),
可取 n=(2,0,1)。直线 PA 的方向向量可取 v=(0,0,1)。若线面角为 θ,则
sinθ=∣v∣∣n∣∣v⋅n∣=51=55.
故选择 C。
复核
n 分别与 DE,DF 点积为零, 确为法向量。线面角取锐角,所得正弦在 (0,1) 内。
方法总结
遇到直棱锥中的线面角,可把互相垂直且长度已知的棱作为坐标轴;由平面内两向量叉乘 求法向量,再用“线面角正弦等于线向量与法向量夹角余弦”计算。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
三条已知互相垂直棱提供坐标轴,中点坐标直接确定平面法向量,再套线面角正弦公式。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:用法向量处理方向、夹角与点面距离
专题卡:法向量控制平行、线面角与方向计数