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文档简介

一. 利用法向量求二面角的大小的原理:设 分别为平面的法向量,二面角的大小为,向量 的夹角为,则有(图1)或 (图2)ll图1 图2 DABCA1B1C1D1图3GEFxyz基本结论 构成二面角的两个平面的法向量的夹角或夹角的补角等于这个二面角的平面角二. 如何求平面的一个法向量:例题1: 如图3,在正方体ABCD-A1B!C1D1中G、E、F分别为AA1、AB、BC的中点,求平面GEF的法向量。三. 法向量的应用举例:例题4. 在长方体ABCDA1B1C1D1中,AB=2,BC=4,AA1=2,点Q是BC的中点,求此时二面角AA1DQ的大小O(A)BA1C1B1D1DCQzyx图4AzyxDCBS图5例5 如图5,在底面是直角梯形的四棱锥SABCD中,AD/BC,ABC=900,SA面ABCD,SA=,AB=BC=1,AD=。 求侧面SCD与面SBA所成的二面角的大小。四. 当直观很难判断二面角是锐角还是钝角时, 通过判断法向量的方向来求解二面角.原理 首先我们再重新认识一下法向量夹角和二面角的关系:如上图6所示,当我们把法向量控制成“一进一出”,图6此时两法向量在三个坐标平面的投影也可以看成是“一进一出”,这时不难得出的夹角就是二面角的大小,反之就不是。其次如何控制一个平面的法向量方向是我们想要的“向上或向下”,“向后或向前”,“向左或向右”呢?oABC图7如图7所示:平面ABC的法向量若要法向量的方向“向上”,可设或,其中0;若要法向量的方向“向前”,可设或,其中;若要法向量的方向“向右”,可设或,其中所以,只要我们判断两个法向量的方向是“一进一出”,那么所求的二面角的平面角就等于两法向量的夹角,如果是“同进同出”, 那么所求的二面角的平面角就等于两法向量的夹角的补角,掌握了这点,那么用法向量求二面角就可以做到随心所欲。ABCD例题6 改编自2007年福建高考题如图,正三棱柱的所有棱长都为,为中点()求证:平面;()求二面角的大小;作业1如图,在底面是菱形的四棱锥PABC中,ABC=600,PA=AC=a,PB=PD=,点E在PD上,且PE:ED=2:1.(1)证明PA平面ABCD;(2)求以AC为棱,EAC与DAC为面的二面角的大小作业2.如图,已知四棱锥,底面为菱形,平面,分别是的中点(1)证明:;PBECDFA(2)若为上的动点,与平面所成最大角的正切值为,求二面角的余弦值作业3如图,在四棱锥PABCD中,底面ABCD为正方形,PD平面ABCD,且PD=AB=1,E为PB的中点. (1)求异面直线PD与AE

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