当前位置: 生活百科 > 立体几何求角方法

立体几何求角方法

  • 分类:生活百科
  • 更新时间:2025-05-10
  • 发布时间:2024-01-25 18:11:02
高考数学立体几何大题中,有两类问题是最重要的。一是平行和垂直的证明;二是求角。求角问题又分为三类:1)求两异面直线所成的角。2)求线面角。3)求二面角。方法:一是采用立体几何常规方法,按照线线角、线面角、二面角的定义把线线角、线面角、二面角
内容详情

高考数学立体几何大题中,有两类问题是最重要的。一是平行和垂直的证明;二是求角。求角问题又分为三类:1)求两异面直线所成的角。2)求线面角。3)求二面角。

方法:一是采用立体几何常规方法,按照线线角、线面角、二面角的定义把线线角、线面角、二面角的平面角找到,然后放到一个三角形中去计算;二是建立坐标系采用空间向量法去求角。

1、求两异面直线所成的角:角的范围是0度到90度,不包括0度,包括90度。方法是一条直线不动,另外一条直线平行移动到跟前一条直线相交,它们所成的锐角或直角为两异面直线所成的角,然后放入它的所在的三角形中去解三角形求出角的大小。当然也可以在几何体中另取一点,将两条直线都平行移动到相交,再去求角的大小。

遇到正方体对角线时,通常采用补形法在正方体旁补一个一模一样大小的正方体,然后再去平行移动直线。

易错点:若题设条件告诉你两异面直线所成的角,反回到图形中应有两种情况,这个角或它的补角。

2、求线面角:角的范围是0度到90度,不包括0度,包括90度。

方法有定义法、等体积法、补形法等。

等体积法模型:当过一个点作一个平面的垂线时,若垂足不好确定,则通过等体积法直接确定垂线段即高线的长度,然后将高线长放在一直角三角形中求角。

(一)

用向量法求二面角时,是先求的法向量的夹角,再推出二面角的大小。

而一个平面的法向量由定义得知可能有两个方向(如图1中α平面的法向量n1与法向量n1')

对于求法向量夹角可能出现:

(1)如图2所示为n1与n2的夹角(=n1'与n2'的夹角),易证即为二面角补角。

(2)如图3所示为n1与n2'的夹角(=n1'与n2的夹角),易证即为二面角。

故有时是二面角,有时是其补角。

(二)

先令法向量夹角为θ,则可由公式求出cosθ。

再通过观察、推理或已知等,得到二面角的大小为锐角还是钝角。

(1)如果二面角为锐角,则其余弦值应为正。

若cosθ为正,则θ为二面角。

若cosθ为负,则θ为二面角补角。

以图中为例,二面角由观察可知为锐角。如果你算出法向量n1与n2,则cosθ为负,二面角大小为π-θ。

如果你算出法向量n1与n2',则cosθ为正,二面角大小为θ。

(2)如果二面角为钝角,则其余弦值应为负。同理有:

若cosθ为正,则θ为二面角补角。

若cosθ为负,则θ为二面角。

(三)

要用法向量计算二面角,先要计算法向量,

可以控制法向量的方向如图3一样(即一个指向二面角内,另一个指向二面角外),就可以直接以θ为二面角。

也可以使法向量方向随意,只要像(二)中判断一下θ为二面角还是其补角。

求法向量可以使用待定系数法(参考百度百科之法向量),

也可使用平面内两不共线向量叉乘得到(高中不掌握,最好使用前者)。

点击查看全部内容