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《2017-2018学年高中数学第二章空间向量与立体几何25夹角的计算教学案北师大版选修2-1》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、§5夹角的计算第一课吋直线间的夹角、平面间的夹角抽象问题情境化,新知无师自通[对应学生用书P34]//////n备料////山体滑坡是一种常见的自然灾害.甲、乙两名科学人员为了测量一个山体的倾斜程度,甲站在水平地面上的弭处,乙站在山坡斜面上的〃处,从〃两点到直线/(水平地面与山坡的交线)的距离力和劭分别为30m和40m,①的长为60m,初的长为80m.问题1:直线/1C和〃〃的夹角范闱是什么?向暈而与向暈扇的夹角范围是什么?HT提示:0,—,[0,JT].问题2:直线与血的夹角与〈屋],
2、^1〉有什么关系?提示:当0W〈麽],而〉W今时,它们相等;当*〈〈
3、匡昴〉Wh时,直线与创的夹角为n-〈辰,昴〉.问题3:上图屮水平地面与斜坡面的夹角。与〈页,页]〉有什么关系?为什么?提示:G=JT—〈页,國〉,因为图中两平面夹角(即为直线加与以的夹角)为锐角,而〈页,页〉为钝角,所以0=71—〈叵,而〉.问题4:若巾,血分别为两个平面心,“2的法向量,则与“2的夹角0与〈皿,n}有什么关系?提示:当0W〈m,ri2)W*时,e=4、厶与,2是异面直线,在直线厶上任収一点昇作AB//]2,则直线/]和直线SB的夹角叫作异面直线厶与Z的夹角.(2)计算:设直线人与/2的方向向量分别为S,S2.当OW〈s:,烧〉w*时,直线Z与厶的夹角等于〈s,6〉;当〈Si,S2〉Wn时,直线Z与厶的夹角等于兀一〈Si,52).3.平面间的夹角(1)定义:平面小与乃2相交于直线厶点斤为直线/上任意一点,过点亿在平面八上作直线厶丄厶在平面乃2上作直线<2丄厶则直线厶和厶的夹角叫作平而心与⑦2的夹角.(2)计算:已知平面小和心的法向量分别为口和处,当OWS,n>)W丁时,平面刀1和刀2的夹角等于S,z?2>;J
5、I当迈YS,屁〉Wh时,平面巧和心的夹角等于n-5,4[归纳•升华•领悟]「1.求空间角时,要注意角的范围.(1)异面直线夹角范围是(0,y:■JIf(2)两平面夹角范圉是卜,y•2.求两异面直线的夹角、两平面夹角时可用定义求解;也可用直线的方向向量、平面的法向量的夹角进行求解,但要注意其转化关系.[对应学生用书P35][例1]如图所示,在四棱锥戶一力册中,底面/妙是一直角梯形,Z刃宀90°,AD//BQAB=BC=a,AD=2a,且刃丄底面ABCD,ZPZM=30°,AEIPD,F为垂足.(1)求证:BELPD;(2)求界面直线力F与仞夹角的余眩值.[思路点
6、拨]要证明两直线垂直,或求两直线的夹角,只要适当地建立空间直角坐标系,求出两直线对应的方向向量,然后借助于这两个向量的数量积公式即可求得.[精解详析]以力为原点,AB,AD,肋所在的直线为坐标轴,建立空间直角坐标系,如图,则水0,0,0),如0,0),C(a,②0),〃(0,2马0).又・.・/吻=30°,:.AP=AD・tan30°AE=AD・sin30°=2臼・=&.a・・・处=刁过F作防丄/〃,垂足为尸,在Rt△加疋中,AE=a,Z胡尸=60°,(1)证明:
7、be
8、=(-日,*曰,而=(0,2日,_芈)/.
9、be
10、•pp=0+a2—a2=0.・・・
11、屁]丄同],:.BELPD.⑵區]=(o,扫陶,亘
12、=a,0)•则cos〈詞,司〉I[ae\]cd\~^■日4即处与仞的夹角的余弦值为芈.[一点通]1•求两异面直线的夹角时,可用向量法转化为求两异面直线的方向向量a,b的夹角(a,方〉.但两异面直线的夹角范围是(o,y,所以当〈2A)e仔,JI时,两异面直线的夹角应为兀—〈日,〃〉.2.合理建立空间直角坐标系,可使两异面直线的夹角问题转化为向量的坐标运算,也可选用基向量法进行求解.1.把正方形血匕9沿对角线应?折成直二面角,点龙尸分别是血?,臆的中点,。是正方形/1坎卩的屮心,则折起后,Z川炉的大小为()A
13、.60°B.90°C.120°D.150°解析:如图,建立空间直角坐标系,设正方形边长为2..••國俘,半,0)園=(°,-平,割,•IcosZEOF=cos画國〉:.上EOF=20°.答案:C2.在棱长为白的正方体ABCD—AB.CA中,求异面直线丽】与应7的夹角.解:法一:以力点为坐标原点,建立直角坐标系如右图所示,设〃(1,0,0),则r(l,1,0),Ji(0,0,1),・••尿1=(1,1,0),两
14、=(-1,0,1),bh0•-1,0,11==~2-・・・jXc[
15、两*=120°.故M与酬的夹角为60°.法二・・・耳凰+画,霽壷+园・・.^X]
16、•尿=(丽+
17、^])・(丽+扇)極•同