2020版高考数学复习第八章立体几何与空间向量8.8立体几何中的向量方法二——求空间角和距离教案理新人教A版

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1、§8.8　立体几何中的向量方法(二)——求空间角距离最新考纲考情考向分析1.能用向量方法解决直线与直线、直线与平面、平面与平面的夹角的计算问题.2.了解向量方法在研究立体几何问题中的应用.本节是高考中的必考内容，涉及用向量法计算空间异面直线所成角、直线和平面所成角、二面角及空间距离等内容，考查热点是空间角的求解.题型以解答题为主，要求有较强的数学运算素养，广泛应用函数与方程思想、转化与化归思想.1.两条异面直线所成角的求法设a，b分别是两异面直线l1，l2的方向向量，则l1与l2所成的角θa与b的夹角β范围[0，π]求

2、法cosθ＝cosβ＝2.斜线和平面所成的角(1)斜线和它在平面内的射影的所成的角叫做斜线和平面所成的角(或斜线和平面的夹角).(2)斜线和它在平面内的射影所成的角，是斜线和这个平面内所有直线所成角中最小的角.3.二面角(1)从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角.(2)在二面角α—l—β的棱上任取一点O，在两半平面内分别作射线OA⊥l，OB⊥l，则∠AOB叫做二面角α—l—β的平面角.4.空间向量与空间角的关系(1)设异面直线l1，l2的方向向量分别为m1，m2，则l1与l2所成的角θ满足cosθ＝

3、cos

4、〈m1，m2〉

5、.(2)设直线l的方向向量和平面α的法向量分别为m，n，则直线l与平面α所成角θ满足sinθ＝

6、cos〈m，n〉

7、.(3)求二面角的大小1°如图①，AB、CD是二面角α—l—β的两个面内与棱l垂直的直线，则二面角的大小θ＝〈，〉.2°如图②③，n1，n2分别是二面角α—l—β的两个半平面α，β的法向量，则二面角的大小θ满足cosθ＝cos〈n1，n2〉或－cos〈n1，n2〉.概念方法微思考1.利用空间向量如何求线段长度？提示　利用

8、

9、2＝·可以求空间中有向线段的长度.2.如何求空间点面之间的距离？提示

10、　点面距离的求法：已知AB为平面α的一条斜线段，n为平面α的法向量，则点B到平面α的距离为

11、

12、＝

13、

14、

15、cos〈，n〉

16、.题组一　思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)两直线的方向向量所成的角就是两条直线所成的角.(　×　)(2)直线的方向向量和平面的法向量所成的角就是直线与平面所成的角.(　×　)(3)两个平面的法向量所成的角是这两个平面所成的角.(　×　)(4)两异面直线夹角的范围是，直线与平面所成角的范围是，二面角的范围是[0，π].(　√　)(5)若二面角α－a－β的两个半平面α，β

17、的法向量n1，n2所成角为θ，则二面角α－a－β的大小是π－θ.(　×　)题组二　教材改编2.已知两平面的法向量分别为m＝(0,1,0)，n＝(0,1,1)，则两平面所成的二面角为(　　)A.45°B.135°C.45°或135°D.90°答案　C解析　cos〈m，n〉＝＝＝，即〈m，n〉＝45°.∴两平面所成二面角为45°或180°－45°＝135°.3.如图，正三棱柱(底面是正三角形的直棱柱)ABC－A1B1C1的底面边长为2，侧棱长为2，则AC1与侧面ABB1A1所成的角为______.答案　解析　如图，以A为

18、原点，以，(AE⊥AB)，所在直线分别为x轴、y轴、z轴(如图)建立空间直角坐标系，设D为A1B1的中点，则A(0,0,0)，C1(1，，2)，D(1,0,2)，∴＝(1，，2)，＝(1,0,2).∠C1AD为AC1与平面ABB1A1所成的角，cos∠C1AD＝＝＝，又∵∠C1AD∈，∴∠C1AD＝.题组三　易错自纠4.在直三棱柱ABC－A1B1C1中，∠BCA＝90°，M，N分别是A1B1，A1C1的中点，BC＝CA＝CC1，则BM与AN所成角的余弦值为(　　)A.B.C.D.答案　C解析　以点C为坐标原点，CA，C

19、B，CC1所在直线分别为x轴、y轴、z轴，建立如图所示的空间直角坐标系.设BC＝CA＝CC1＝2，则可得A(2,0,0)，B(0,2,0)，M(1,1,2)，N(1，0,2)，∴＝(1，－1,2)，＝(－1,0,2).∴cos〈，〉＝＝＝＝.5.已知向量m，n分别是直线l和平面α的方向向量和法向量，若cos〈m，n〉＝－，则l与α所成的角为________.答案　30°解析　设l与α所成角为θ，∵cos〈m，n〉＝－，∴sinθ＝

20、cos〈m，n〉

21、＝，∵0°≤θ≤90°，∴θ＝30°.题型一　求异面直线所成的角例1　

22、如图，四边形ABCD为菱形，∠ABC＝120°，E，F是平面ABCD同一侧的两点，BE⊥平面ABCD，DF⊥平面ABCD，BE＝2DF，AE⊥EC.(1)证明：平面AEC⊥平面AFC；(2)求直线AE与直线CF所成角的余弦值.(1)证明　如图所示，连接BD，设BD∩AC＝G，连接EG，FG，EF.在菱形ABCD中，不妨设GB＝1.