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  • 2021-06-25 发布

2018届二轮复习立体几何中的向量方法课件(全国通用)

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第 1 讲 立体几何中的向量方法 高考定位   高考对本内容的考查主要有: (1) 空间向量的坐标表示及坐标运算,属 B 级要求; (2) 线线、线面、面面平行关系判定,属 B 级要求; (3) 线线、线面、面面垂直的判定,属 B 级要求; (4) 求异面直线、直线与平面、平面与平面所成角,属 B 级要求 . 真 题 感 悟 (1) 求平面 PAB 与平面 PCD 所成二面角的余弦值; (2) 点 Q 是线段 BP 上的动点,当直线 CQ 与 DP 所成的角最小时,求线段 BQ 的长 . 考 点 整 合 1. 直线与平面、平面与平面的平行与垂直的向量方法 设直线 l 的方向向量为 a = ( a 1 , b 1 , c 1 ) ,平面 α , β 的法向量分别为 μ = ( a 2 , b 2 , c 2 ) , ν = ( a 3 , b 3 , c 3 ) ,则 (1) 线面平行 l ∥ α ⇔ a ⊥ μ ⇔ a·μ = 0 ⇔ a 1 a 2 + b 1 b 2 + c 1 c 2 = 0. (2) 线面垂直 l ⊥ α ⇔ a ∥ μ ⇔ a = k μ ⇔ a 1 = ka 2 , b 1 = kb 2 , c 1 = kc 2 . (3) 面面平行 α ∥ β ⇔ μ ∥ ν ⇔ μ = λ ν ⇔ a 2 = λa 3 , b 2 = λb 3 , c 2 = λc 3 . (4) 面面垂直 α ⊥ β ⇔ μ ⊥ ν ⇔ μ · ν = 0 ⇔ a 2 a 3 + b 2 b 3 + c 2 c 3 = 0. 热点一 向量法证明平行与垂直 【例 1 】 如图,在直三棱柱 ADEBCF 中,面 ABFE 和面 ABCD 都是正方形且互相垂直, M 为 AB 的中点, O 为 DF 的中点,求证: (1) OM ∥ 平面 BCF ; (2) 平面 MDF ⊥ 平面 EFCD . 探究提高   解决本类问题的关键步骤是建立恰当的坐标系,用坐标表示向量或用基底表示向量,证法的核心是利用向量的数量积或数乘运算 . 【训练 1 】 如图,在四棱锥 PABCD 中, PA ⊥ 平面 ABCD ,底面 ABCD 是菱形, PA = AB = 2 , ∠ BAD = 60° , E 是 PA 的中点 . (1) 求证:直线 PC ∥ 平面 BDE ; (2) 求证: BD ⊥ PC . 热点二 利用空间向量求空间角 【例 2 】 (2013· 江苏卷 ) 如图,在直三棱柱 A 1 B 1 C 1 ABC 中, AB ⊥ AC , AB = AC = 2 , A 1 A = 4 ,点 D 是 BC 的中点 . (1) 求异面直线 A 1 B 与 C 1 D 所成角的余弦值; (2) 求平面 ADC 1 与平面 ABA 1 所成二面角的正弦值 . 解  (1) 以 A 为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系 A - xyz , 探究提高   利用法向量求解空间线面角的关键在于 “ 四破 ” :第一,破 “ 建系关 ” ,构建恰当的空间直角坐标系;第二,破 “ 求坐标关 ” ,准确求解相关点的坐标;第三,破 “ 求法向量关 ” ,求出平面的法向量;第四,破 “ 应用公式关 ”. 【训练 2 】 (2015· 全国 Ⅱ 卷 ) 如图,长方体 ABCD - A 1 B 1 C 1 D 1 中, AB = 16 , BC = 10 , AA 1 = 8 ,点 E , F 分别在 A 1 B 1 , D 1 C 1 上, A 1 E = D 1 F = 4. 过点 E , F 的平面 α 与此长方体的面相交,交线围成一个正方形 . (1) 在图中画出这个正方形 ( 不必说明画法和理由 ) ; (2) 求直线 AF 与平面 α 所成角的正弦值 . 解  (1) 交线围成的正方形 EHGF 如图: 热点三 利用空间向量解决探索性问题 探究提高   空间向量最适合于解决这类立体几何中的探索性问题,它无需进行复杂的作图、论证、推理,只需通过坐标运算进行判断 . 解题时,把要成立的结论当作条件,据此列方程或方程组,把 “ 是否存在 ” 问题转化为 “ 点的坐标是否有解,是否有规定范围内的解 ” 等,所以为使问题的解决更简单、有效,应善于运用这一方法 . 【训练 3 】 (2015· 扬州市检测 ) 如图,在底面边长为 1 ,侧棱长为 2 的正四棱柱 ABCD-A 1 B 1 C 1 D 1 中, P 是侧棱 CC 1 上的一点, CP = m . 解  (1) 建立如图所示的空间直角坐标系, 1. 利用空间向量证明线面关系时,应抓住直线的方向向量与平面的法向量之间的关系,如直线的方向向量与平面的法向量共线时,直线和平面垂直;直线的方向向量与平面的法向量垂直时,直线和平面平行或直线在平面内 . 4. 利用空间向量求角时考生易忽视向量的夹角与所求角之间的关系 (1) 求线面角时,得到的是直线方向向量和平面法向量的夹角的余弦,而不是线面角的余弦; (2) 求二面角时,两法向量的夹角有可能是二面角的补角,要注意从图中分析 .

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