(5分)已知正四面体 A B C D 中, E 是 A B…——2014 高考数学第 4 题答案解析

2014_大纲版 (2014·文)

2014 全国 第 4 题 单选题 区分题
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4.(5分)已知正四面体 $A B C D$ 中,$E$ 是 $A B$ 的中点,则异面直线 $C E$ 与 $B D$ 所成角的余弦值为

A. $\frac{1}{6}$
B. $\frac{\sqrt{3}}{6}$
C. $\frac{1}{3}$
D. $\frac{\sqrt{3}}{3}$
参考答案B

完整解析 · 逐步详解

【考点】LM:异面直线及其所成的角.
【专题】5G:空间角.
【分析】由 $E$ 为 $A B$ 的中点,可取 $A D$ 中点 $F$ ,连接 $E F$ ,则 $\angle C E F$ 为异面直线 $C E$ 与 $B D$ 所成角,设出正四面体的棱长,求出 $\triangle C E F$ 的三边长,然后利用余弦定理求解异面直线CE与BD所成角的余弦值。

【解答】解:如图,
取 $A D$ 中点 $F$ ,连接 $E F$ ,$C F$ ,
$\because \mathrm{E}$ 为 AB 的中点,
$\therefore \mathrm{EF} \| \mathrm{DB}$ ,
则 $\angle C E F$ 为异面直线 $B D$ 与CE所成的角,
$\because A B C D$ 为正四面体,$E, F$ 分别为 $A B, A D$ 的中点,

$\therefore \mathrm{CE}=\mathrm{CF}$ .
设正四面体的棱长为 $2 a$ ,
则 $E F=a$ ,
$\mathrm{CE}=\mathrm{CF}=\sqrt{(2 \mathrm{a})^{2}-\mathrm{a}^{2}}=\sqrt{3} \mathrm{a}$ .
在 $\triangle C E F$ 中,由余弦定理得:
$\cos \angle \mathrm{CEF}=\frac{\mathrm{CE}^{2}+\mathrm{EF}^{2}-\mathrm{CF}^{2}}{2 \mathrm{CE} \cdot \mathrm{EF}}=\frac{\mathrm{a}^{2}}{2 \times \sqrt{3} \mathrm{a}^{2}}=\frac{\sqrt{3}}{6}$.
故选:B.

【点评】本题考查异面直线及其所成的角,关键是找角,考查了余弦定理的应用,是中档题.

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