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- 2021-06-24 发布
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立体几何中的向量方法(二)——求空间角与距离
主标题:立体几何中的向量方法(二)——求空间角与距离
副标题:为学生详细的分析立体几何中的向量方法(二)——求空间角与距离的高考考点、命题方向以及规律总结。
关键词:空间角,距离
难度:2
重要程度:4
考点剖析:
1.能用向量方法解决直线与直线,直线与平面,平面与平面的夹角的计算问题.
2.了解向量方法在研究立体几何问题中的应用.
命题方向:对立体几何中的向量方法部分,主要以解答题的方式进行考查,而且偏重在第二问或者第三问中使用这个方法,考查的重点是使用空间向量的方法进行空间角和距离等问题的计算,把立体几何问题转化为空间向量的运算问题.
规律总结:
1.若利用向量求角,各类角都可以转化为向量的夹角来运算.
(1)求两异面直线a,b的夹角θ,须求出它们的方向
向量a,b的夹角,则cos θ=|cos|.
(2)求直线l与平面α所成的角θ,可先求出平面α的法向量n与直线l的方向向量a的夹角,则sin θ=|cos|.
(3)求二面角α-l-β的大小θ,可先求出两个平面的法向量n1,n2所成的角,则θ=或π-.
2.(1)利用向量夹角转化为各空间角时,一定要注意向量夹角与各空间角的定义、范围不同.
(2)求二面角要根据图形确定所求角是锐角还是钝角.根据向量坐标在图形中观察法向量的方向,从而确定二面角与向量n1,n2的夹角是相等,还是互补,这是利用向量求二面角的难点、易错点.
3.利用向量法求空间角要破“四关”
利用向量法求解空间角,可以避免利用定义法作角、证角、求角中的“
一作、二证、三计算”的繁琐过程,利用法向量求解空间角的关键在于“四破”.第一破“建系关”,第二破“求坐标关”;第三破“求法向量关”;第四破“应用公式关”,熟记线面成的角与二面角的公式,即可求出空间角.
知 识 梳 理
1.两条异面直线所成角的求法
设a,b分别是两异面直线l1,l2的方向向量,则
l1与l2所成的角θ
a与b的夹角β
范围
[0,π]
求法
cos θ=
cos β=
2.直线与平面所成角的求法
设直线l的方向向量为a,平面α的法向量为n,直线l与平面α所成的角为θ,a与n的夹角为β.则sin θ=|cos β|=.
3.求二面角的大小
(1)如图①,AB,CD是二面角α-l-β的两个面内与棱l垂直的直线,则二面角的大小θ=<,>.
(2)如图②③,n1,n2分别是二面角α-l-β的两个半平面α,β的法向量,则二面角的大小θ满足|cos θ|=|cos|,二面角的平面角大小是向量n1与n2的夹角(或其补角).
4.利用空间向量求距离(供选用)
(1)两点间的距离
设点A(x1,y1,z1),点B(x2,y2,z2),则|AB|=||=.
(2)点到平面的距离
如图所示,已知AB为平面α的一条斜线段,n为平面α的法向量,则B到平面α的距离为||=.