立体几何题型与方法(理科)(8)

2021-04-06 07:20

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角;(3)证明线面垂直只需证此直线与平面内两条相交直线垂直变可.这些从证法中都能十分明显地体现出来
考点三 求空间图形中的角与距离
  根据定义找出或作出所求的角与距离,然后通过解三角形等方法求值,注意"作、证、算"的有机统一.解题时注意各种角的范围:异面直线所成角的范围是0°<θ≤90°,其方法是平移法和补形法;直线与平面所成角的范围是0°≤θ≤90°,其解法是作垂线、找射影;二面角0°≤θ≤180°,其方法是:①定义法;②三垂线定理及其逆定理;③垂面法 另外也可借助空间向量求这三种角的大小.
5. (四川省成都市2007届高中毕业班第三次诊断性检测)如图,四棱锥中,侧面是边长为2的正三角形,且与底面垂直,底面是的菱形,为的中点.
(Ⅰ)求与底面所成角的大小;
(Ⅱ)求证:平面;
(Ⅲ)求二面角的余弦值.
解析:求线面角关键是作垂线,找射影,求异面直线所成的角采用平
移法 求二面角的大小也可应用面积射影法,比较好的方法是向量法
答案:(I)取DC的中点O,由ΔPDC是正三角形,有PO⊥DC.
又∵平面PDC⊥底面ABCD,∴PO⊥平面ABCD于O.
连结OA,则OA是PA在底面上的射影.∴∠PAO就是PA与底面所成角.
∵∠ADC=60°,由已知ΔPCD和ΔACD是全等的正三角形,从而求得OA=OP=.
∴∠PAO=45°.∴PA与底面ABCD可成角的大小为45°. ......6分
  (II)由底面ABCD为菱形且∠ADC=60°,DC=2,DO=1,有OA⊥DC.
  建立空间直角坐标系如图,则, .
由M为PB中点,∴.
∴.
∴,

∴PA⊥DM,PA⊥DC. ∴PA⊥平面DMC.......4分
(III).令平面BMC的法向量,
则,从而x+z=0; ......①, ,从而. ......②
  由①、②,取x=?1,则. ∴可取.
  由(II)知平面CDM的法向量可取,
  ∴. ∴所求二面角的余弦值为-.......6分
法二:(Ⅰ)方法同上
(Ⅱ)取的中点,连接,由(Ⅰ)知,在菱形中,由于,
则,又,则,即,
又在中,中位线,,则,
则四边形为,所以,在中,,
则,故而,

(Ⅲ)由(Ⅱ)知,则为二面角的平面角,
在中,易得,,
故,所求二面角的余弦值为

   点评:本题主要考查异面直线所成的角、线面角及二面角的一般求法,综合性较强
用平移法求异面直线所成的角,利用三垂线定理求作二面角的平面角,是常用的方法.

  6. (2007河北省唐山市三模)如图,在长方体中,点在线段上.
  (Ⅰ)求异面直线与所成的角;
  (Ⅱ)若二面角的大小为,求点到平面的距离.
解析:本题涉及立体几何线面关系的有关知识,


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