2014届高考数学一轮必备考情分析学案(打包68套)
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高考
数学
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析学案
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68
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2014届高考数学一轮必备考情分析学案(打包68套),高考,数学,一轮,备考,情分,情份,析学案,打包,68
- 内容简介:
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1 体几何中的向量方法 (二 ) 考情分析 考查用向量方法求异面直线所成的角,直线与平面所成的角、二面角的大小 基础知识 1空间的角 (1)异面直线所成的角 如图,已知两条异面直线 a、 b,经过空间任一点 O 作直线 a a, b a 与 b所成的锐角 (或直角 )叫做异面直线 a 与 b 所成的角 (或夹角 ) (2)平面的一条斜线和它在平面内的射影所成的锐角,叫做这条直线和这个平面所成的角 直线垂直于平面,则它们所成的角是直角; 直线和平面平行,或在平面内,则它们所成的角是 0 的角 (3)二面角的平面角 如图在二面角 l 的棱上任取一点 O,以点 O 为垂足,在半平面 和 内分别作垂直于棱 l 的射线 做二面角的平面角 2空间向量与空间角的关系 (1)设异面直线 满足 |m1,|. (2)设直线 l 的方向向量和平面 的法向量分别为 m, n,则直线 l 与平面 的夹角 满足 |m, n |. (3)求二面角的大小 ( )如图 , 二面角 l 的两个面内与棱 l 垂直的直线,则二面角的大小 , 2 ( )如图 , l 的两个半平面 , 的法向量,则二面角的大小 满足 注意事项 1.(1)异面直线所成的角的范围是 0, 2 ; (2)直线与平面所成角的范围是 0, 2 ; (3)二面角的范围是 0, 求出两半平面 、 的法向量 根据向量坐标在图形中观察法向量的方向,从而确定二面角与向量 是互补,这是利用 向量求二面角的难点、易错点 题型一 求异面直线所成的角 【例 1】已知 1 的正四棱柱,高 2,求 (1)异面直线 解 (1)如图建立空间直角坐标系 A1已知条件: B(1,0,2), D(0,1,2), A(0,0,2), ,0,0) 则 ( 1,1,0), (1,0, 2) 设异面直线 , |, | 1010 . (2)423. 【 变式 1】已知正方体 1E 为 异面直线 成角的余弦值为 _ 3 解 析 如图建立直角坐标系 D 1,由已知条件 A(1,0,0), E 0, 12, 1 , B(1,1,0), C(0,1,0), 1, 12, 1 , ( 1,0,0) 设异面直线 成角为 . |, | | | 23. 答案 23 题型 二 利用向量求直线与平面所成的角 【例 2】如图所示,已知点 P 在正方体 B C D 的对角线 上, 60. (1)求 所成角的大小; (2)求 平面 D D 所 成角的大小 解 如图所示,以 D 为原点, 单 位长度建立空间直角坐标系 D则 (1,0,0), (0,0,1) 连接 B D. 在平面 D D 中,延长 B D 于 H. 设 (m, m,1)(m0),由已知 , 60 ,即 |, , 可得 2m 21. 解得 m 22 ,所以 22 , 22 , 1 . 4 (1)因为 , 22 0 22 0 111 2 22 , 所以 , 45 ,即 所成的角为 45. (2)平面 D D 的一个法向量是 (0,1,0) 因为 , 22 0 22 1 101 2 12, 所以 , 60 , 可得 平面 D D 所成的角为 30. 【 变式 2】已知三棱锥 P, 平面 12N 为 一点,4M, S 分别为 中点 (1)证明: (2)求 平面 成角的大小 解:设 1,以 A 为原点,射线 x, y, z 轴正向建立空间直角坐标系如图 则 P(0,0,1), C(0,1,0), B(2,0,0), M 1, 0, 12 , N 12, 0, 0 , S 1, 12, 0 . (1)证明: (1, 1, 12), 12, 12, 0 , 因为 12 12 0 0,所以 (2) 12, 1, 0 , 设 a (x, y, z)为平面 一个法向量,则 a 0 a 0 5 x y 12z 0, 12x y 0,取 x 2,得 a (2,1, 2)因为 |a, | 1123 22 22 , 所以 平面 成角为 45. 题型 三 利用向量求二面角 【例 3】如图,四棱锥 P,底面 平行四边形, 60 , 2面 (1)证明: (2)若 二面角 A 的余弦值 (1)证明 因为 60 , 2余弦定理得 3从而 又 底面 得 D D. 所以 平面 A (2)解 如图,以 D 为坐标原点, 长为单位长,射线 x 轴的正半轴建立空间直角坐标系 D A(1,0,0), B(0, 3, 0), C( 1, 3, 0), P(0,0,1) ( 1, 3, 0), (0, 3, 1), ( 1,0,0) 设平面 法向量为 n (x, y, z),则 n 0,n x 3y 0,3y z n ( 3, 1, 3) 6 设平面 法向量为 m, 则 m 0,m m (0, 1, 3),则 m, n 42 7 2 77 . 故二面角 A 的余弦值为 2 77 . 【 变式 3】 如图,在四棱锥 P,底面 矩形, 平面 2, 2 2, E, F 分别是 中点 (1)证明: 平面 (2)求平面 平面 角的大小 (1)证明 如图,以 A 为坐标原点, 在直线分别为 x, y, z 轴建立空间直角坐标系 2, 2 2,四边形 矩形, A, B, C, D, P 的坐标为 A(0,0,0), B(2,0,0), C(2,2 2, 0), D(0,2 2, 0), P(0,0,2) 又 E, F 分别是 中点, E(0, 2, 0), F(1, 2, 1) (2,2 2, 2), ( 1, 2, 1), (1,0,1) 2 4 2 0, 2 0 2 0. , F F, 平面 (2)解 由 (1)知平面 一个法向量 (2,2 2, 2),平面 一个法向量 (0,2 2, 0), n1n 2 8. 设平面 平面 夹角为 ,则 | |n1n 2| 842 2 22 , 45. 平面 平面 夹角为 45. 重难点突破 【例 4】如图,四边形 正方形, 平面 12 7 (1)证明:平面 平面 (2)求二面角 Q 的余弦值 解析 (1)略 (2)依题意有 B(1,0,1), (1,0,0), ( 1,2, 1) 设 n (x, y, z)是平面 法向量,则 n 0,n x 0, x 2y z 0. 因此可取 n (0, 1, 2) 设 m 是平面 法向量,则 m 0,m m (1,1, 1),所以 m, n 155 . 故二面角 余弦值为 155 . 巩固提高 知 1, D 在棱 1,则 平 面 成的角的正弦值为 ( ) A. 64 B. 64 C. 104 D. 104 答案: A 解析:取 点 E,连接 如图,建立空间直角坐标系 8 则 A( 32 , 12, 0), D(0,0,1), 则 ( 32 , 12, 1) 平面 平面 平面 ( 32 , 0,0)为平面 一个法向量, , 64 , 设 平面 成的角为 , | , | 64 ,故选 A. 1, 90 ,点 1 ) A. 3010 B. 12 C. 3015 D. 1510 答案: A 解析:建立如图所示的坐标系,设 1,则 A( 1,0,0), 12, 0,1), B(0, 1,0), 12, 12, 1), 即 (12, 0,1), ( 12, 12, 1) 9 , | | 3010 . 四棱锥 P ,侧面 正三角形,底面 正 方形,侧面 底面 M 为底面 的一个动点,且满足 点 M 在正方形 的轨迹为( ) 答案: A 解析:以 D 为原点, 在直线分别为 x、 y 轴建系如图:设 M(x, y,0),设正方形边长为 a,则 P(0, 32 a), C(0, a,0),则 | y a 2, | x 32 a 2. 由 | | x 2y,所以点 M 在正方形 的轨迹为直线 y 12x 的一部分 底面是边长为 2 的正方形,高为 4,则点 _ 答案: 43 解析:如图建立空间直角坐标系 则 ,0,4), A(2,0,0), ,2,4), ,0,4), ( 2,0,4), 10 (0,2,4), (0,0,4), 设平面 n (x, y, z), 则 n 0,n 0,即 2x 4z 0,2y 4z 0, 解得 x 2z 且 y 2z, 不妨设 n (2, 2,1), 设点 d, 则 d | n|n| 43. , 90 , 平面 面梯形,且 4, 1. (1)求异面直线 成角的余弦值; (2)试探究在 是否存在点 Q,使得 说明理由 解: (1)由题知, 两垂直,以 C 为原点,以 E 所在直线分别为 x, y, z 轴建立空间直角坐标系 则 A(4,0,0), B(0,4,0), D(0,4,1), E(0,0,4), (0, 4,3), ( 4,4,0), , 2 25 , 异面直线 成角的余弦值为 2 25 . (2)设满足题设的点 Q 存在,其坐标为 (0, m, n),则 ( 4, m,
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