廣東省連州市高三數(shù)學(xué) 《空間角（5班）》課件 新人教A版

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1、1.(2)范圍：范圍：20，(1)定義：設(shè)定義：設(shè)a、b是異面直線，過是異面直線，過空間任一點(diǎn)空間任一點(diǎn)O引引 ，則，則 所成的銳角所成的銳角(或直角或直角)，叫，叫做異面直線做異面直線a、b所成的角所成的角.ba，abba/，（3）求法：）求法：平移法平移法; 向量法向量法設(shè)直線設(shè)直線AB和和CD所成的角為所成的角為 ，則：，則：coscos|ABCD ，2.(3)范圍：范圍：20，(1)(1)定義：平面的一條斜線和它在平定義：平面的一條斜線和它在平面上的射影所成的銳角，叫這條斜線面上的射影所成的銳角，叫這條斜線和這個(gè)平面所成的角和這個(gè)平面所成的角(2)若直線若直線l 平面平面，則，則 l

2、與與所成角為直所成角為直角角 若直線若直線l平面平面，或直線，或直線l平面平面，則，則l與與所成角為所成角為0定義法的定義法的具體步驟如下：具體步驟如下：找過斜線上一點(diǎn)與平面垂直的直線；找過斜線上一點(diǎn)與平面垂直的直線；連結(jié)垂足和斜足，得出斜線在平面的連結(jié)垂足和斜足，得出斜線在平面的射影，確定出所求的角；射影，確定出所求的角；把該角置于三角形中計(jì)算。把該角置于三角形中計(jì)算。 （4）求法）求法:定義法定義法sin|s|coAB m ， 設(shè)設(shè) 是平面是平面 的一個(gè)法向量，直線的一個(gè)法向量，直線AB與平面與平面 所成的角為所成的角為 ，則：，則： m 105PA ABADCD (1)在矩形在矩形ABC

3、D中，連接中，連接BE，因?yàn)橐驗(yàn)锳B=2AD，E為為CD的中點(diǎn)，的中點(diǎn)，所以所以AD=DE，EAB=45，從而從而EBA=45，故，故AEEB.過過D作作DOAE于于O.因?yàn)槠矫嬉驗(yàn)槠矫鍭DE平面平面 ABCE，所以所以DO平面平面ABCE，所以，所以DOBE.又又AEDO=O，所以，所以BE平面平面ADE.可知可知AE為為AB在平面在平面ADE上的射影，上的射影，從而從而BAE為為AB與平面與平面ADE所成的角所成的角,大大小為小為45.(2)由由(1)可知，可知，DO平面平面ABCE，BEAE，過過O作作OFBE，以，以O(shè)為原點(diǎn)，為原點(diǎn)，OA、OF、OD分別為分別為x軸、軸、y軸、軸、z軸

4、建立空間直角坐軸建立空間直角坐標(biāo)系標(biāo)系,則則D(0,0, ),E(- ,0,0),B(-2,2 ,0), C(-2 ,2,0).2222設(shè)平面設(shè)平面CDE的法向量的法向量n=(x,y,z).又又 =(2 ,- ,2)， =( ,- ,0)， n =2 x- y+ z=0 z=-x n = x- y=0 y=x.取取x=1，得，得n=(1,1,-1).又又 =(- ,2 ,- )，cosn, = = .則則BD與平面與平面CDE所成角的正弦值為所成角的正弦值為 .2CD 2CE 22則則CD CE 22222，得，得DB 222DB 1 (2) 1 2 2( 1) (2)32 3 2323,，B

5、CCDSDSAB 平面（2011全國）如圖，四棱錐全國）如圖，四棱錐S-ABCD中，中，側(cè)面，側(cè)面SAB為等邊三為等邊三（）證明：）證明：（）求）求AB與平面與平面SBC所成角的正弦值所成角的正弦值角形，角形，AB=BC=2,CD=SD=1./ABCDADBCS120PAB90PBCPAD D C B A P【1212屆中山市四校屆中山市四校1212月聯(lián)考理月聯(lián)考理】18如圖，四棱如圖，四棱錐錐PABCD的底面的底面ABCD為矩形，且為矩形，且PA=AD=1,AB=2, , (1)求證：平面求證：平面(2)求三棱錐求三棱錐DPAC的體積；的體積； (3)求直線求直線PC與平面與平面ABCD所成

6、角的正弦值所成角的正弦值 平面平面PAB；6863D PACP DACP ABCC PABVVVV11 1sin33 2C PABPABVSBCPA ABPAB BC1331 21626 由（由（1）知平面）知平面 平面平面 PAB ，且，且AD/BC 平面平面PAB DABC 6ABBCPACACPD 3PD BPACD圖圖5于點(diǎn)于點(diǎn)D，AD=1,CD=3，作作 業(yè)業(yè)二面角的定義：從二面角的定義：從一條直線一條直線出發(fā)的兩個(gè)出發(fā)的兩個(gè)半半平面平面組成的圖形叫做二面角組成的圖形叫做二面角復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)： 二面角二面角二面角的平面角二面角的平面角二面角的平面角二面角的平面角以二面角的棱上任意一點(diǎn)為端

7、點(diǎn)，以二面角的棱上任意一點(diǎn)為端點(diǎn)，在兩個(gè)面內(nèi)分別作垂直于棱的兩條射線，在兩個(gè)面內(nèi)分別作垂直于棱的兩條射線，這兩條射線所成的角叫做二面角的平面角這兩條射線所成的角叫做二面角的平面角.O向量法向量法. .21,nn21,nnABCDEFOPxyz1(0,0)2 3(0,0)23(,0,0)23(0,0)2四四、教學(xué)過程的設(shè)計(jì)與實(shí)施教學(xué)過程的設(shè)計(jì)與實(shí)施總結(jié)出利用法向量求二面角大小的一般步驟：總結(jié)出利用法向量求二面角大小的一般步驟：1）建立坐標(biāo)系，寫出點(diǎn)與向量的坐標(biāo)；）建立坐標(biāo)系，寫出點(diǎn)與向量的坐標(biāo)；2）求出平面的法向量，進(jìn)行向量運(yùn)算求出法）求出平面的法向量，進(jìn)行向量運(yùn)算求出法向量的夾角；向量的夾角；

8、3）通過圖形特征或已知要求，確定二面角是）通過圖形特征或已知要求，確定二面角是銳角或鈍角，得出問題的結(jié)果銳角或鈍角，得出問題的結(jié)果3,2,2,2 2,60 .ABADPAPDPAB ABCDPEO3942（11湖南理湖南理19）如圖，在圓錐）如圖，在圓錐PO中，已知中，已知PO=D為為AC的中點(diǎn)的中點(diǎn)（）證明：平面）證明：平面POD（）求二面角）求二面角B-PA-C的余弦值。的余弦值。， O的直徑的直徑AB=2,C是是AB弧的中點(diǎn)，弧的中點(diǎn)，平面平面PAC;AC 5 ,6 .FBFDa EFaAEC22,33FQFE FRFBxyzCRABFDQE2 29292 34,PB 1534.17CF

9、 ACBPFE531、 lMABAMB為二面角為二面角 -l- 的平面角的平面角.ABFoCDE1o8210 xyz(0,0,0)(6,0,0)(0,0,8)(6,6,0)(3,3,8)M例例1.（06年江西卷）如圖，在三棱錐年江西卷）如圖，在三棱錐ABCD中，中，側(cè)面?zhèn)让鍭BD、ACD是全等的直角三角形，是全等的直角三角形，AD是公是公共的斜邊，且共的斜邊，且AD，BDCD1，另一個(gè)，另一個(gè)側(cè)面是正三角形，求二面角側(cè)面是正三角形，求二面角BACD的余弦值的余弦值.ABCD33N222MADNBMN2,MACMN/CD61113,.222226cos,236arccos.3BMACMNACBA

10、CDABACBCBMMNCDBNADBMMNBNBMNBM MNBMN作于，作交于 ，則就是二面角的平面角由是的中點(diǎn)，且得由余弦定理得：則解 ，2PAPD（11廣東理廣東理18）如圖）如圖5在椎體在椎體P-ABCD中，中， ABCD是邊長為是邊長為1的棱形，且的棱形，且DAB=600.的中點(diǎn)的中點(diǎn)（1） 證明：證明：AD ,PB=2,E,F分別是分別是BC,PC平面平面DEF;BPDAEFC（2） 求二面角求二面角P-AD-B的余弦值的余弦值 217 ABCPE 262、ABCDOM AMO為二面角為二面角A-BC-D的平面角的平面角.若若AO平面平面BCD于于O.則作則作OMBC于于M，連結(jié)

11、，連結(jié)AM.3,2,2,2 2,60 .ABADPAPDPAB ABCDPEO394M222 1515k xyz綜綜 合合 訓(xùn)訓(xùn) 練練111ABCA B CEF1ACCAFEtan6,3(2)由已知由已知PA平面平面ABC，ACAB，PABC2，AB2AC2BC24.(2)若若PABC2，當(dāng)三棱錐，當(dāng)三棱錐PABC的體積的體積最大時(shí)，求二面角最大時(shí)，求二面角AEFD的平面角的余弦值的平面角的余弦值當(dāng)且僅當(dāng)當(dāng)且僅當(dāng)ABAC時(shí)等號成立，時(shí)等號成立，V取得最大值，取得最大值，其值為其值為 .二面角二面角AEFD的平面角的余弦值為的平面角的余弦值為由圖可知，二面角由圖可知，二面角A-EF-D是銳二面角

12、是銳二面角四四、教學(xué)過程的設(shè)計(jì)與實(shí)施教學(xué)過程的設(shè)計(jì)與實(shí)施總結(jié)出利用法向量求二面角大小的一般步驟：總結(jié)出利用法向量求二面角大小的一般步驟：1）建立坐標(biāo)系，寫出點(diǎn)與向量的坐標(biāo)；）建立坐標(biāo)系，寫出點(diǎn)與向量的坐標(biāo)；2）求出平面的法向量，進(jìn)行向量運(yùn)算求出法）求出平面的法向量，進(jìn)行向量運(yùn)算求出法向量的夾角；向量的夾角；3）通過圖形特征或已知要求，確定二面角是）通過圖形特征或已知要求，確定二面角是銳角或鈍角，得出問題的結(jié)果銳角或鈍角，得出問題的結(jié)果/ABCA B C90BAC/,ABACAA/A B/B CMN/A ACC/AMNC【12遼寧理遼寧理18】 如圖，直三棱柱如圖，直三棱柱，點(diǎn)點(diǎn)M，N分別為分別

13、為和和的中點(diǎn)。的中點(diǎn)。平面平面()若二面角若二面角為直二面角，求為直二面角，求的值。的值。 ()證明：證明：= 262 （1）證明：由四邊形證明：由四邊形ABCD為菱形，為菱形，ABC=60，可得，可得ABC為正三角形為正三角形.因?yàn)橐驗(yàn)镋為為BC的中點(diǎn)，所以的中點(diǎn)，所以AEBC，又又BCAD，因此，因此AEAD.因?yàn)橐驗(yàn)镻A平面平面ABCD，AE平面平面ABCD，所以所以PAAE.而而PA平面平面PAD,AD平面平面PAD,且且PAAD=A，所以所以AE平面平面PAD.又又PD平面平面PAD，所以，所以AEPD. (2)設(shè)設(shè)AB=2，H為為PD上任意一點(diǎn)，連接上任意一點(diǎn)，連接AH、EH.由由

14、(1)知，知，AE平面平面PAD，則，則EHA為為EH與平面與平面PAD所成的角所成的角.在在RtEAH中，中，AE= ，所以當(dāng)所以當(dāng)AH最短時(shí)，最短時(shí)，EHA最大，最大，即當(dāng)即當(dāng)AHPD時(shí)，時(shí)，EHA最大最大.此時(shí)此時(shí)tanEHA= = = ,因此因此AH= .又又AD=2，所以，所以ADH=45，所以所以PA=2.3AEAH3AH622(方法一方法一)因?yàn)橐驗(yàn)镻A平面平面ABCD,PA平面平面PAC，所以平面所以平面PAC平面平面ABCD.過過E作作EOAC于于O，則，則EO平面平面PAC.過過O作作OSAF于于S，連，連接接ES，則，則ESO為二面角為二面角E-AF-C的平面角，的平面角

15、， 在在RtAOE中，中，EO=AEsin30= ， AO=AEcos30= . 在在RtASO中，中，SO=AOsin45= . 因?yàn)橐驗(yàn)镾E= = = , 所以在所以在RtESO中中,cosESO= = = . 即所求二面角的余弦值為即所求二面角的余弦值為 . 32323 2422EOSO 3948 3043 24304SOSE155155（方法二）（方法二）由（由（1）知）知AE、AD、AP兩兩垂直兩兩垂直.以以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立如圖所示的空間直角為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系，又坐標(biāo)系，又E、F分別為分別為BC、PC的中點(diǎn)，的中點(diǎn)，所以有所以有A(0，0，0),B( ，-1，

16、0)，C( ，1，0),D(0，2，0),P(0，0，2),E( ，0，0),F( ,12,1),所以所以 =( ,0,0), =( , ,1).33332AE 3AF 3212設(shè)平面設(shè)平面AEF的一法向量為的一法向量為m=(x1,y1,z1), m =0 x1=0 m =0 x1+ y1+z1=0.取取z1=-1，則，則m=(0,2,-1).因?yàn)橐驗(yàn)锽DAC，BDPA，PAAC=A,所以所以BD平面平面AFC，故故 為平面為平面AFC的一法向量的一法向量.又又 =(- ,3,0）,所以所以cosm, = = = .因?yàn)槎娼且驗(yàn)槎娼荅-AF-C為銳角，所以所求二面角的為銳角，所以所求二面角

17、的余弦值為余弦值為 .則則AE AF,因此因此33212BD BD 3BD | |m BDmBD 2 3512 155155ABC1A1B1CD 2,CD ABCDExyzGM1010 ABCD36(0,0,0),(0, 3,0),(4,2,0),( 4,2,0),(0,0,4)OABCP(0,3,4),( 8,0,0)APBC 0AP BC APBC .APBC,1,(0, 3, 4)PMPAPM 則BMBPPMBPPA ( 4, 2,4)(0, 3, 4)( 4, 23 ,44 ) ( 4,5,0),( 8,0,0)ACBC 方法一：（方法一：（I）證明：如圖，以）證明：如圖，以O(shè)為原點(diǎn)，

18、以射線為原點(diǎn)，以射線OP為為z軸的正半軸，建立空間直角坐標(biāo)系軸的正半軸，建立空間直角坐標(biāo)系Oxyz,則則，由此可得，由此可得，所以，所以，即，即（II）解：設(shè)）解：設(shè)1111( ,)nx y z2n 222(,)xyz110,0,BM nBC n 11114(23 )(44 )0,80,xyxx11110,23(0,1,)2344,44xnzy可取設(shè)平面設(shè)平面BMC的法向量的法向量平面平面APC的法向量的法向量由由得得即即220,0.AP nAC n 2222340,450,yzxy222225,4(5,4, 3).3,4xynzy 可取12230,430,44n n 得25由由即即得得由由解

19、得解得，故，故AM=3。綜上所述，存在點(diǎn)綜上所述，存在點(diǎn)M符合題意，符合題意，AM=3。方法二：方法二：BMPAAPBCAP AP 222,41,41.Rt ADBABADBDAB中得222,Rt PODPDPOOD中222,Rt PDBPBPDBD中222236,PB=6.PBPOODDB得（II）解：如圖，在平面）解：如圖，在平面PAB內(nèi)作內(nèi)作于于M，連，連CM，由（，由（I）中知）中知，得，得平面平面BMC，又，又平面平面APC，平面平面APC在在在在在在所以所以所以平面所以平面BMC222Rt POA,25,5.PAAOOPPA中得2221cos,23PAPBABBPAPA PBcos2PBBPA在在又又從而從而PM，所以，所以AM=PA-PM=3。綜上所述，存在點(diǎn)綜上所述，存在點(diǎn)M符合題意，符合題意，AM=3。