高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí)第二部分專(zhuān)題五立體幾何5.3.2角與距離課件理.ppt

1、5.3.2角與距離,-2-,利用空間向量求空間角(多維探究) 題型1求異面直線(xiàn)所成的角 例1如圖,四邊形ABCD為菱形,ABC=120,E,F是平面ABCD同一側(cè)的兩點(diǎn),BE平面ABCD,DF平面ABCD,BE=2DF,AEEC. (1)證明:平面AEC平面AFC; (2)求直線(xiàn)AE與直線(xiàn)CF所成角的余弦值.,-3-,(1)證明 連接BD,設(shè)BDAC=G,連接EG,FG,EF. 在菱形ABCD中,不妨設(shè)GB=1.,從而EG2+FG2=EF2,所以EGFG. 又ACFG=G,可得EG平面AFC. 因?yàn)镋G平面AEC, 所以平面AEC平面AFC.,-4-,-5-,解題心得由于異面直線(xiàn)所成的角的范圍

2、是 ,利用向量的數(shù)量積所求的兩個(gè)向量的夾角有可能是鈍角,為此取向量夾角余弦值的絕對(duì)值作為異面直線(xiàn)的夾角的余弦值,即若AB,CD為異面直線(xiàn),所成的角為,則cos = .,-6-,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1(2017江蘇無(wú)錫一模,15)如圖,已知正四棱錐P-ABCD,PA=AB=2,點(diǎn)M,N分別在PA,BD上,且 . (1)求異面直線(xiàn)MN與PC所成角的大小; (2)求二面角N-PC-B的余弦值.,-7-,解 (1)設(shè)AC與BD的交點(diǎn)為O,以點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),建立空間直角坐標(biāo)系Oxyz, 則A(1,-1,0),B(1,1,0),C(-1,1,0),D(-1,-1,0).,=30, 故異面直線(xiàn)MN與PC所成角為30.,

3、-8-,-9-,題型2求線(xiàn)面角 例2如圖,四棱錐P-ABCD中,PA底面ABCD,ADBC,AB=AD=AC=3,PA=BC=4,M為線(xiàn)段AD上一點(diǎn),AM=2MD,N為PC的中點(diǎn). (1)證明MN平面PAB; (2)求直線(xiàn)AN與平面PMN所成角的正弦值.,-10-,取BP的中點(diǎn)T,連接AT,TN,由N為PC中點(diǎn)知TNBC, TN= BC=2. 又ADBC,故TNAM,四邊形AMNT為平行四邊形, 于是MNAT. 因?yàn)锳T平面PAB,MN平面PAB,所以MN平面PAB.,(2)解 取BC的中點(diǎn)E,連接AE.由AB=AC得AEBC,從而AEAD,-11-,-12-,解題心得求線(xiàn)面角可以用幾何法,即

4、“先找,后證,再求”,也可以通過(guò)平面的法向量來(lái)求,即求出斜線(xiàn)的方向向量與平面的法向量所夾的銳角,取其余角就是斜線(xiàn)和平面所成的角.,-13-,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2(2017山西太原三模,理19)如圖,在三棱柱ABC-A1B1C1中,側(cè)面ACC1A1底面ABC,A1AC=60,AC=2AA1=4,點(diǎn)D,E分別是AA1,BC的中點(diǎn). (1)證明:DE平面A1B1C; (2)若AB=2,BAC=60,求直線(xiàn)DE與平面ABB1A1所成角的正弦值.,-14-,(1)證明 取AC的中點(diǎn)F,連接DF,EF,E是BC的中點(diǎn), EFAB. ABC-A1B1C1是三棱柱, ABA1B1,EFA1B1,EF平面A1B1C. D

5、是AA1的中點(diǎn),DFA1C,DF平面A1B1C.又EFDF=F, 平面DEF平面A1B1C,DE平面A1B1C. (2)解 過(guò)點(diǎn)A1作A1OAC,垂足為O,連接OB, 側(cè)面ACC1A1底面ABC, A1O平面ABC, A1OOB,A1OOC. A1AC=60,AA1=2,AB=2,OAB=60, 由余弦定理得OB2=OA2+AB2-2OAABcosBAC=3,-15-,OB= ,AOB=90, OBAC. 分別以O(shè)B,OC,OA1為x軸、y軸、z軸,建立如圖的空間直角坐標(biāo)系Oxyz,設(shè)m=(x1,y1,z1)是平面ABB1A1的一個(gè)法向量,-16-,-17-,題型3求二面角 例3(2017全國(guó)

6、,理18)如圖,在四棱錐P-ABCD中,ABCD,且BAP=CDP=90. (1)證明:平面PAB平面PAD; (2)若PA=PD=AB=DC,APD=90,求二面角A-PB-C的余弦值.,(1)證明 由已知BAP=CDP=90,得ABAP,CDPD. 由于ABCD,故ABPD,從而AB平面PAD. 又AB平面PAB,所以平面PAB平面PAD.,-18-,(2)解 在平面PAD內(nèi)作PFAD,垂足為F. 由(1)可知,AB平面PAD,故ABPF,可得PF平面ABCD.,建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系F-xyz.,-19-,-20-,解題心得如圖,設(shè)平面,的法向量分別為n1,n2,二面角的平面角為(

7、0),則|cos |=|cos|= .結(jié)合實(shí)際圖形判斷所求角是銳角還是鈍角.,-21-,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3(2017全國(guó),理19)如圖,四棱錐P-ABCD中,側(cè)面PAD為等邊三角形且垂直于底面ABCD,AB=BC= AD,BAD=ABC=90,E是PD的中點(diǎn). (1)證明:直線(xiàn)CE平面PAB; (2)點(diǎn)M在棱PC上,且直線(xiàn)BM與底面ABCD所成角為45,求二面角M-AB-D的余弦值.,-22-,(1)證明 取PA的中點(diǎn)F,連接EF,BF. 因?yàn)镋是PD的中點(diǎn),所以EFAD,EF= AD. 由BAD=ABC=90得BCAD, 又BC= AD,所以EFBC,四邊形BCEF是平行四邊形,CEBF, 又BF平

8、面PAB,CE平面PAB,故CE平面PAB.,-23-,因?yàn)锽M與底面ABCD所成的角為45, 而n=(0,0,1)是底面ABCD的法向量,-24-,-25-,空間點(diǎn)到面的距離 例4如圖,在多面體ABCDEF中,底面ABCD是邊長(zhǎng)為2的菱形,BAD=60,四邊形BDEF是矩形,平面BDEF平面ABCD,DE=2,M為線(xiàn)段BF的中點(diǎn). (1)求M到平面DEC的距離及三棱錐M-CDE的體積; (2)求證:DM平面ACE.,-26-,(1)解 設(shè)ACBD=O,以O(shè)為原點(diǎn),OB為x軸,OC為y軸,過(guò)O作平面ABCD的垂線(xiàn)為z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,-27-,解題心得求空間的距離用找公垂線(xiàn)的方法比較難下手,用向量代數(shù)的方法則簡(jiǎn)捷,高效.,(2)異面直線(xiàn)間的距離可以通過(guò)在兩條直線(xiàn)上任意各取一點(diǎn)A,B,求向量 在公垂線(xiàn)的方向向量n上的投影來(lái)解決;直線(xiàn)到與其平行的平面的距離、平行平面間的距離都可轉(zhuǎn)化為點(diǎn)到平面的距離.,-28-,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4A1B1,A1D1的中點(diǎn). (1)在圖中作一個(gè)平面,使得BD,且平面AEF;(不必給出證明過(guò)程,只要求作出與直棱柱ABCD-A1B1C1D1的截面) (2)若AB=AA1=2,BAD=6