词条 | 空间角度 |
释义 | 我们把立体几何学的异面直线所成的角、直线与平面所成的角、平面与平面所成的角,统称为空间角度。 Space angle 一.概述我们把立体几何学的异面直线所成的角、直线与平面所成的角、平面与平面所成的角,统称为空间角度。 二.异面直线所成角1.定义过空间一点,作分别平行于两条异面直线的相交直线所成的锐角或 直角,叫异面直线所成角。 2.范围异面直线所成角的范围是(0,π/2]. 3.求法(1)定义法 也叫平移法。按照异面直线所成角的定义,平移一条直线或平移两条直线。转化成相交直线所成角来求。然后,解三角形求角。 (2)向量法 转化成两异面直线的方向向量的夹角或其补角。即用夹角公式 三. 直线与平面所成的角 1.定义当直线是平面的斜线(相交但不垂直)时,斜线与其在平面的射影的夹角,叫直线与平面所成的角。 规定:当直线在平面内或直线与平面平行时,直线与平面所成角为0°;当直线与平面垂直时,直线与平面所成角为90°. 2.范围直线与平面所成角的范围是[0,π/2]. 3.求法(1)定义法 按照直线与平面所成角的定义。一般通过面的垂线,确定斜线射影。转化成斜线与射影的夹角。然后,解三角形求角。 (2)法向量法 1°转化成平面的法向量,与斜线的方向向量所成角的余角,或补角的余角。即用公式 sin<向量n,向量b>=|n·b|/|n||b|. 2°转化成斜线的方向向量, 与斜线射影方向向量所成角,或补角。即用公式 cos<向量a,向量a′>=(a·a′)/|a|| a′|. 四. 平面与平面所成的角 平面与平面所成的角,是用二面角来描述的。 1.定义(1)一条直线把平面分成两部分,每部分叫半平面。 (2)从一条直线出发的两个半平面组成的图形叫二面角。 这条直线叫二面角的棱,两个半平面叫二面角的面。 (3)垂直于棱的平面,与二面角的两个面相交,得两条射线,这两条射线所成的角,叫二面角的平面角。 (4)二面角的度量 二面角的大小,用平面角来度量。平面角为55°,则称二面角为55°。反之亦然。 (5)平面与平面所成的角 如果把二面角的两个面延展成两个平面,那么两个平面相交的惟一的交线就是二面角的棱。这时二面角的平面角或其补角的大小,是平面与平面所成的角的大小。 2.范围二面角的范围是[0,π]。 3.求法(1)三垂线法 用三垂线定理或逆定理,得两条垂直于棱的直线。从而得平面角。然后解三角形求角。 此法使用频率最高。 (2)垂面法 也叫定义法。在棱上选一特殊点,过这点作棱的垂面,得平面角。然后解三角形求角。 (3)垂线法 在棱上选一特殊点,过这点在两个面内分别作棱的垂线,得平面角。然后解三角形求角。当棱为两个等腰三角形公共边时,如求正棱锥侧面与底面所成角时,常用此法。 (4)射影面积法 设平面角为θ,则cosθ=S′/S (5)向量法 转化成二面角的两个面的法向量所成角或其补角。即用公式 cos<向量n1,向量n2>=(n1·n2)/|n1||n2|. 五.几点说明 1.空间角的定义体现了空间问题平面化的数学思想。把空间的角转化为相交直线(如异面直线所成角、直线与平面所成角)或两条射线(如二面角的平面角)所成角。 2.空间角的概念,是立体几何计算题的证明要点。当用传统的演绎推理法求上述角时,必须详尽写明所作的辅助直线、辅助平面;必须按照空间角的定义进行证明。然后计算。然而,用解析法和向量法没有上述要求。 3. 空间的角包括平面几何的相交直线所成的角、平行直线所成的角。 |
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