-异面直线所成角-的求法

浅谈”异面直线所成角”的求法

摘要:求异面直线所成的角,是高考常考的一个知识点。本文通过对”异面直线所成角”求解的探讨,对”异面直线所成角”求解的两种通法的基本思路、关键点进行分析,以达到灵活运用它们。 关键词:异面直线所成的角,传统几何法, 直角坐标向量法

【中图分类号】g633.6一、 两种求”异面直线所成角”的通法。

1.传统几何法

依据:两异面直线所成角的定义

步骤: 作角--证明--求角

关键点:异面直线所成角的顶点的选取。

取点技巧:在图形中选定两个平面,使这两个平面各自含有一条异面直线,则两异面直线所成角的顶点可在两平面交线上选取。2.直角坐标向量法

依据:异面直线所成的角与这两条异面直线方向向量所成的角相等或互补。

步骤:

1.建立空间直角坐标系

2.求相关点的坐标,并求出两异面直线的方向向量。

3.两异面直线所成角θ满足:二、 举例说明 例1.如图,正三角形abc的边长为3,过其中心g作bc边的平行线,分别交ab、ac于b1、c1.将δab1c1沿b1c1折起到δa1b1c1的位置,使点a1在平面bb1c1c上的射影恰是线段bc的中点m.求:

(1)二面角a1-b1c1-m的大小;

(2)异面直线a1b1与cc1所成角的大小(用反三角函数表示). 解(1)(略)

(2)解法一

分析:取平面a1b1c1与平面bcc1b1,它们的交线为b1c1,故可在b1c1和选取一恰当的点作为两异面直线所成角的顶点。

详解:过b1作c1c的平行线交bc于p,则∠a1b1p等于异面直线a1b1与cc1所成的角.由pb1c1c是平行四边形得b1p=c1c=1=bp,pm=bm-bp=a1b1=ab1=2.∵a1m⊥面bb1c1c于m.∴a1m⊥bc,∠a1mp=90°.在rt△a1gm中,a1m=a1g·在rt△a1mp中,在△a1b1p中,由余弦定理得,∴异面直线a1b1与cc1所成角的大小为arccos 方法二.

分析:建立空间直角坐标系,利用向量求解.

详解:如图,以m为坐标原点o,ma1为z轴,bc所在直线x轴,am所在直线为y轴建立空间直角坐标系.并设异面直线a1b1与cc1所成角为θ. ∵g为等边△abc的中心,b1c1//bc.∴∴∴∴异面直线a1b1与cc1所成角的大小为arccos

剖析:技巧性大,灵活性强是使用传统几何法求异面直线所成的角的特征,体现在如何在空间中选取恰当的点作为两异面直线所成角的顶点,很多学生对此都无所适从,所以点的选取是解决此类问题的关键,也是难点之一。依据定义,作出异面直线所成的角,主要是通过平移两异面直线来实现,所以应在图形中选取各包含一条

异面直线的两个相交平面,则我们就在两平面的交线上选取所需要的点。如例题中,a1b1、cc1分别是平面a1b1c1各平面bcc1b1内的直线,平面a1b1c1∩平面bcc1b1= b1c1,因此,选取点b1 ,并过b1作cc1的平行线,则∠a1b1p为异面直线a1b1与cc1所成的角(或补角)。

相对于传统几何法,空间直角坐标向量法避开了作出两异面直线所成的角,从而降低了解决问题的思维性。当然,这取决能否建立适当的空间直角坐标系并可求出相关点的坐标。例题中的直线a1m垂直于平面abc,直线am垂直于直线bc,这两个条为我们提供了建立空间直角坐标系的条件。

传统几何法与向量法相辅相成,各有所长,在应用时要依据题设来灵活选用。

习题:

如图,棱长为a的正四面体a-bcd中,e,f分别为ad,bc的中点,连接af,ce,求异面直线af和ce所成角的余弦值。(答案:cosα=)

参考文献[1]罗增儒.《中学数学解题方法与技巧》[2]吴雷霆,聂文喜,异面直线所成角的向量求法《数学通讯》2003年第08期[3]楼海文,异面直线所成角的向量求法《中学生数学》2004年11期

浅谈”异面直线所成角”的求法

摘要:求异面直线所成的角,是高考常考的一个知识点。本文通过对”异面直线所成角”求解的探讨,对”异面直线所成角”求解的两种通法的基本思路、关键点进行分析,以达到灵活运用它们。 关键词:异面直线所成的角,传统几何法, 直角坐标向量法

【中图分类号】g633.6一、 两种求”异面直线所成角”的通法。

1.传统几何法

依据:两异面直线所成角的定义

步骤: 作角--证明--求角

关键点:异面直线所成角的顶点的选取。

取点技巧:在图形中选定两个平面,使这两个平面各自含有一条异面直线,则两异面直线所成角的顶点可在两平面交线上选取。2.直角坐标向量法

依据:异面直线所成的角与这两条异面直线方向向量所成的角相等或互补。

步骤:

1.建立空间直角坐标系

2.求相关点的坐标,并求出两异面直线的方向向量。

3.两异面直线所成角θ满足:二、 举例说明 例1.如图,正三角形abc的边长为3,过其中心g作bc边的平行线,分别交ab、ac于b1、c1.将δab1c1沿b1c1折起到δa1b1c1的位置,使点a1在平面bb1c1c上的射影恰是线段bc的中点m.求:

(1)二面角a1-b1c1-m的大小;

(2)异面直线a1b1与cc1所成角的大小(用反三角函数表示). 解(1)(略)

(2)解法一

分析:取平面a1b1c1与平面bcc1b1,它们的交线为b1c1,故可在b1c1和选取一恰当的点作为两异面直线所成角的顶点。

详解:过b1作c1c的平行线交bc于p,则∠a1b1p等于异面直线a1b1与cc1所成的角.由pb1c1c是平行四边形得b1p=c1c=1=bp,pm=bm-bp=a1b1=ab1=2.∵a1m⊥面bb1c1c于m.∴a1m⊥bc,∠a1mp=90°.在rt△a1gm中,a1m=a1g·在rt△a1mp中,在△a1b1p中,由余弦定理得,∴异面直线a1b1与cc1所成角的大小为arccos 方法二.

分析:建立空间直角坐标系,利用向量求解.

详解:如图,以m为坐标原点o,ma1为z轴,bc所在直线x轴,am所在直线为y轴建立空间直角坐标系.并设异面直线a1b1与cc1所成角为θ. ∵g为等边△abc的中心,b1c1//bc.∴∴∴∴异面直线a1b1与cc1所成角的大小为arccos

剖析:技巧性大,灵活性强是使用传统几何法求异面直线所成的角的特征,体现在如何在空间中选取恰当的点作为两异面直线所成角的顶点,很多学生对此都无所适从,所以点的选取是解决此类问题的关键,也是难点之一。依据定义,作出异面直线所成的角,主要是通过平移两异面直线来实现,所以应在图形中选取各包含一条

异面直线的两个相交平面,则我们就在两平面的交线上选取所需要的点。如例题中,a1b1、cc1分别是平面a1b1c1各平面bcc1b1内的直线,平面a1b1c1∩平面bcc1b1= b1c1,因此,选取点b1 ,并过b1作cc1的平行线,则∠a1b1p为异面直线a1b1与cc1所成的角(或补角)。

相对于传统几何法,空间直角坐标向量法避开了作出两异面直线所成的角,从而降低了解决问题的思维性。当然,这取决能否建立适当的空间直角坐标系并可求出相关点的坐标。例题中的直线a1m垂直于平面abc,直线am垂直于直线bc,这两个条为我们提供了建立空间直角坐标系的条件。

传统几何法与向量法相辅相成,各有所长,在应用时要依据题设来灵活选用。

习题:

如图,棱长为a的正四面体a-bcd中,e,f分别为ad,bc的中点,连接af,ce,求异面直线af和ce所成角的余弦值。(答案:cosα=)

参考文献[1]罗增儒.《中学数学解题方法与技巧》[2]吴雷霆,聂文喜,异面直线所成角的向量求法《数学通讯》2003年第08期[3]楼海文,异面直线所成角的向量求法《中学生数学》2004年11期


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