用空间向量解决立体几何的空间角问题

《用空间向量解决立体几何的空间角问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、用空间向量解决立体几何的空间角问题一、异面直线所成的角设两异面直线所成的角为分别是的方向向量，注意到异面直线所成角的范围是，则有．例1已知正方形和矩形所在平面互相垂直，．试在线段上确定一点，使得与所成的角是．解：如图1，建立空间直角坐标系，则．设，得．又和所成的角是，．解得或（舍去），即点是的中点．评议：采用传统的平移法求异面直线所成角的大小，免不了要作辅助线和几何推理．这里运用向量法，没有了这些手续，显得便当快捷．二、直线和平面所成的角如图2，点在平面外，为内一点，斜线和平面所成的角为，为的一个法向量，注意到斜线和平面所太角的范围是，则有，结合向量的夹角公式便可求．例2　在正

2、三棱柱中，已知在棱上，且，若与平面所成的角为，则（　　）Ａ．Ｂ．Ｃ．Ｄ．解：取中点，连结，则，如图3，建立空间直角坐标系，则，则．平面平面，，平面．为平面的一个法向量．．，选（Ｄ）．评议：利用向量法求空间角，其操作只须按步骤进行，数值计算十分简单，对空间想象力和几何的逻辑推理能力要求不高，显得简洁明了．三、二面角如图4，分别在二面角的两个面内且垂直于棱，分别是的一个法向量，则可利用向量的夹角公式结合以下角度关系之一求二面角的大小：（1）等于二面角的平面角；（2）与二面角的平面角相等或互补．例3　如图5，在三棱锥中，是边长为4的正三角形，平面平面，，分别为的中点，求二面角的大小．

3、解：取中点，连结．，，且．又平面平面，平面，．如图5所示，建立空间直角坐标系．则，，，设为平面的一个法向量，则取，则．则．又为平面的一个法向量，．二面角的大小为．评议：利用向量法求空间角的大小，经常用到平面的法向量．求法向量的方法主要有两种：1、求平面的垂线的方向向量；2、利用法向量与平面内两个不共线向量数量积为零列方程组求．