高二数学 二面角的求法 ppt.pptVIP

二面角的求法 1 掌握二面角的定义法 2 掌握二面角的三垂线法 3 掌握二面角的垂面法 4 掌握二面角的射影面积法 5 掌握二面角的向量法 学习目标 从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角 这条直线叫做二面角的棱 这两个半平面叫做二面角的面 二面角的定义 复习 2 二面角的表示方法 二面角 ab 二面角 l 二面角c ab d 二面角c ab e 1 定义 二面角的平面角 二面角的平面角必须满足 二面角的平面角的范围 0 180 二面角的大小用它的平面角的大小来度量 以二面角的棱上任意一点为端点 在两个面内分别作垂直于棱的两条射线 这两条射线所成的角叫做二面角的平面角 注意 与顶点位置无关 apb a1p1b1 一 几何法 1 定义法 以二面角的棱a上任意一点o为端点 在两个面内分别作垂直于a的两条射线oa ob 则 aob就是此二面角的平面角 在一个平面内选一点a向另一平面作垂线ab 垂足为b 再过点b向棱a作垂线bo 垂足为o 连结ao 则 aob就是二面角的平面角 3 垂面法 过二面角内一点a作ab 于b 作ac 于c 面abc交棱a于点o 则 boc就是二面角的平面角 2 三垂线法 4 射影面积法 如图所示 ad 平面m 设 ahd 是二面角a bc d的平面角 由cos ad ah可得 abc与它在过其底边bc的平面m上的射影 dbc以及两者所成的二面角 之间的关系 a b c d h m 例1 已知正三角形abc pa 面abc 且pa ab a 求二面角a pc b的大小 定义法 则 ade就是此二面角的平面角 则 bde就是此二面角的平面角 p a b c 例1 已知正三角形abc pa 面abc 且pa ab a 求二面角a pc b的大小 定义法 p a b c 则 bde就是此二面角的平面角 pa 面abc 面pac 面abc be 面pac abc为正 be 在rt pac中 e为ac中点 则de tan bde bde arctan 例1 已知正三角形abc pa 面abc 且pa ab a 求二面角a pc b的大小 三垂线法 p a b c 则 ado就是此二面角的平面角 f 三垂线法 例1 已知正三角形abc pa 面abc 且pa ab a 求二面角a pc b的大小 则 poc就是 pac在面pbc上的射影 p a b c 例1 已知正三角形abc pa 面abc 且pa ab a 求二面角a pc b的大小 射影面积法 p a b c 则 pdc就是 pbc在面pac内的射影 例1 已知正三角形abc pa 面abc 且pa ab a 求二面角a pc b的大小 射影面积法 几点说明 定义法是选择一个平面内的一点 一般为这个面的一个顶点 向棱作垂线 再由垂足在另一个面内作棱的垂线 此法得出的平面角在任意三角形中 所以不好计算 不是我们首选的方法 三垂线法是从一个平面内选一点 一般为这个面的一个顶点 向另一个面作垂线 再由垂足向棱作垂线 连结这个点和棱上垂足 此法得出的平面角在直角三角形中 计算简便 所以我们常用此法 垂面法需在二面角之间找一点向两面作垂线 因为这一点不好选择 所以此法一般不用 以上三种方法作平面角都需写出作法 证明 指出平面角 射影法是在不易作出平面角时用 在解答题中要先证明射影面积公式 然后指出平面的垂线 射影关系 再用公式 这种方法虽然避免了找平面角 但计算较繁 所以不常用 练习1 正方体abcd a1b1c1d1中 e为棱aa1的中点 求平面eb1c和平面abcd所成的二面角 a b c d a1 b1 c1 d1 e e f 练习2 在正方体ac1中 e f分别是中点 求截面a1ecf和底面abcd所成的锐二面角的大小 e f 练习2 在正方体ac1中 e f分别是中点 求截面a1ecf和底面abcd所成的锐二面角的大小 练习3 三棱锥p abc中 pa 平面abc pa 3 ac 4 pb pc bc 1 求二面角p bc a的大小 2 求二面角a pc b的大小 1 方向向量法 二 向量法 将二面角转化为二面角的两个面的方向向量 在二面角的面内垂直于二面角的棱且指向该面方向的向量 所成的角 x y z 解 建立如图所示的空间直角坐标系d xyz 不妨设正方体的棱长为2 bd的中点为o 则 b 2 2 0 a1 2 0 2 c1 0 2 2 o 1 1 0 a1o bd c1o bd 即为二面角a1 bd c1的平面角 二面角a1 bd c1的大小为 求二面角的大小 先求出两个半平面的法向量的夹角 然后根据二面角与其大小相等或互补求出二面角的大小 2 平面法向量法 2 平面法向量法 求二面角的大小 先求出两个半平面的法向量的夹角 然后根据二面角与其大小相等或互补求出二面角的大小 m n 例4 在底面是直角梯形的四棱锥s abcd中 abc 90 sa 面abcd ad sa ab bc 1 求面scd与面sba所成的二面角的大小 解 以a为原点 如图建立