高中数学:异面直线所成的角求法(汇总大全)

一、平移法:
常见三种平移方法:直接平移:中位线平移(尤其是图中出现了中点):补形平移法:补形法是立体几何中一种常见的方法,通过补形,可将问题转化为易于研究的几何体来处理,利用补形法两异面直线所成的角也是常用的方法之一。
直角平移法
1.在空间四边形ABCD中,ADBC2EF分别为ABCD的中点,EF,求ADBC所成角的大小.
解:BD的中点G,连接FGEG。在EFG  EF  FGEG1
∴∠EGF120°      ADBC60°的角。
2.正ABC的边长为aSABC所在平面外的一点,SASBSCaEF分别是SC选址模型和AB的中点.求异面直线SAEF所成角.
正确答案:45°
3S是正三角形ABC所在平面外的一点,如图SASBSC,且ASBBSCCSAMN分别是ABSC的中点.求异面直线SMBN所成的角的余弦值.
证明:连结CM,设QCM的中点,连结QN QNSM
∴∠QNBSMBN所成的角或其补角
连结BQ,设SCa,在BQN
BN  NQSMa  BQ
COSQNB
4.如图,在直三棱柱ABCA1B1C1中,BCA90°MN分别是A1B1A1C1的中点,若BCCACC1,求BMAN所成的角.
解:连接MN,作NGBMBCG,连接AG
易证GNABMAN所成的角.
设:BCCACC12,则AGANGNBM
cosGNA
5.如图,在正方体中,EF分别是CD的中点.求所成的角。
证明:取AB中点G,连结A1G食品安全在行动FG
  因为FCD的中点,所以GFAD
A1D1AD,所以GFA1D1
故四边形GFD1A1是平行四边形,A1GD1F
A1GAE相交于H,则A1HAAED1F所成的角。
因为EBB1的中点,所以RtA1AG≌△ABE, GA1A=GAH,从而A1HA=90°,
即直线AED1F所成的角为直角。
6.如图1—28的正方体中,EA′D′的中点
  (1)图中哪些棱所在的直线与直线BA′成异面直线
  (2)求直线BA′CC′所成的角的大小;
  (3)求直线AECC′所成的角的正切值;
  (4)求直线AEBA′所成的角的余弦值
(1)
平面BC′,又点B和直线CC′都在平面BC′内,且B CC′,
  直线BA′CC′是异面直线 同理,正方体12条棱中的C′D′DD′DCADB′C′所在的直线都和直线BA′成异面直线
  (2) CC′BB′ BA′BB′所成的锐角就是BA′CC′所成的角
A′BB′=45° BA′CC′所成的角是45°
  (3) AA′BB′CC′,故AEAA′所成的锐角A′AEAECC′ 所成的角
  RtAA′E中,tanA′AE,所以AECC′所成角的正切值是
  (4)B′C′的中点F,连EFBF,则有EFA B AB,
  ABFE是平行四边形,从而BFAE, BFAEBF=AE.
  BFBA′所成的锐角A′BF就是AEBA′所成的角
设正方体各棱长为2,连A′F,利用勾股定理求出A′BF的各边长分别为
A′B2A′FBF,由余弦定理得:
cosA′BF
7. 长方体ABCD—A1B1C1D1中,若AB=BC=3AA1=4,求异面直线B1DBC1所成角的大小。
解法一:如图,过B1点作B1EBC1CB的延长线于E点。
DB1E或其补角就是异面直线DB1BC1力月西所成角,连结DEABMDE=2DM=3
DB1E= ∴∠DB1E=
解法二:如图,在平面D1DBB1中过B点作BEDB1D1B1的延长线于E,则C1BE就是异面直线DB1BC1所成的角,连结C1E,在B1C1E中,
C1B1E=135°C1E=3C1BE=∴∠C1BE=
练习:
8. 如图,PA矩形ABCD,已知PA=AB=8BC=10,求ADPC所成角的余切值
   
9. 在长方体ABCD- A1B1C1D1中,若棱B B1=BC=1AB=,求D BAC所成角的余弦值.
中位线平移法构造三角形中位线,然后利用中位线的性质,将异面直线所成的角转化为平面问题,解三角形求之。
解法一:如图连结B1CBC10,过0点作OEDB1,则BOE为所求的异面直线DB1BC1所成的角。连结EB,由已知有B1D=BC1=5BE=BOE=    ∴∠BOE=
解法二:如图,连DBAC交于O点,过O点作OEDB1,过E点作EFC1B,则OEF或其补角就是两异面直线所成的角,过O点作OMDC,连结MFOF。则OF=OEF=异面直线B1DBC1所成的角为
解法三:如图,连结D1BDB1O,连结D1A,则四边形ABC1D1为平行四边形。在平行四边形ABC1D1中过点OEFBC1ABD1C1EF,则DOF或其补角就是异面直线DB1BC1所成的角。在ADFDF=DOF=∴∠DOF=
课堂练习
10. 在正四面体ABCD中,已知E是棱BC的中点,求异面直线AEBD所成角的余弦值。
补形平移法在已知图形外补作一个相同的几何体,以例于出平行线。
解法一:济南1875如图,以四边形ABCD为上底补接一个高为4的长方体ABCD-A2B2C2D2,连结D2B,则DB1D2B∴∠C1BD2或其补角就是异面直线DB1BC1所成的角,连C1D2,则C1D2C2RtC1BD2=异面直线DB1BC1所成的角是
课堂练习:
11. 求异面直线A1C1BD1所成的角的余弦值。
在长方体ABCD-A1B1C1D1的面BC1上补上一个同样大小的长方体,将A1C1平移到BE,则D1BE或其补角就是异面直线A1C1BD1所成的角,在王羽西BD1E中,BD1=3 
 
二、利用模型求异面直线所成的角
模型1    引理:已知平面α的一条斜线a与平面α所成的角为θ1,平面α内的一条直线b与斜线a所成的角为θ,与它的射影a′所成的角为θ2。求证:cosθ= cosθ1·cosθ2
    在平面 的斜线a上取一点P,过点P分别作直线cb的垂线POPB,垂足为OB
连接OB,则OBb.
在直角AOP中,.
在直角ABC中,.
在直角ABP中,.
所以
筹备好2022年冬奥会体现了我国哪项战略措施所以
证明:设PAα的斜线,OAPAα上的射影,
OB//b,如图所示。则∠PAO=θ1,∠PAB=θ,∠OAB=θ2
过点O在平面α内作OBAB,垂足为B,连结PB
可知PBAB。所以cosθ1= cosθ=cosθ2=
所以cosθ= cosθ1·cosθ2
利用这个模型来求两条异面直线ab所成的角,即引理中的角θ
a的一个平面α,以及该平面的一条斜线b以及bα内的射影。
12. 如图,MA⊥平面ABCD,四边形ABCD是正方形,且MA=AB=a,试求异面直线MBAC所成的角。

本文发布于:2024-09-20 20:38:16,感谢您对本站的认可!

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