返回

高中三年级数学

首页
  • 解答题
    如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD是菱形,AB=2,∠BAD=60°,
    (Ⅰ)求证:BD⊥平面PAC;
    (Ⅱ)若PA=AB,求PB与AC所成角的余弦值;
    (Ⅲ)当平面PBC与平面PDC垂直时,求PA的长。


    本题信息:2011年北京高考真题数学解答题难度较难 来源:张玲玲
  • 本题答案
    查看答案
本试题 “如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD是菱形,AB=2,∠BAD=60°,(Ⅰ)求证:BD⊥平面PAC;(Ⅱ)若PA=AB,求PB与AC所成角的余弦值;(Ⅲ)当平面PBC与...” 主要考查您对

直线与平面垂直的判定与性质

平面的法向量

用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 直线与平面垂直的判定与性质
  • 平面的法向量
  • 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题

线面垂直的定义:

如果一条直线l和一个平面α内的任何一条直线垂直,就说这条直线l和这个平面α互相垂直,记作直线l叫做平面α的垂线,平面α叫做直线l的垂面。直线与平面垂直时,它们唯一的公共点P叫做垂足。

线面垂直的画法:

画线面垂直时,通常把直线画成与表示平面的平行四边形的一边垂直,如图所示:


 


线面垂直的判定定理:

如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直,那么这条直线垂直这个平面。(线线垂直线面垂直)

符号表示:

  如图所示,

 线面垂直的性质定理:

如果两条直线同垂直于一个平面,那么这两条直线平行。
(线面垂直线线平行)


线面垂直的判定定理的理解:

(1)判定定理的条件中,“平面内的两条相交直线”是关键性语句,一定要记准.
(2)如果一条直线垂直于平面内的两条直线,那么这条直线垂直于这个平面,这个结论是错误的.
(3)如果一条直线垂直于平面内的无数条直线,那么这条直线垂直于这个平面,这个结论也错误,因为这无数条直线可能平行.

证明线面垂直的方法:

(1)线面垂直的定义拓展了线线垂直的范围,线垂直于面,线就垂直于面内所有直线,这也是线面垂直的必备条件,利用这个条件可将线线垂直与线面垂直互相转化,这样就完成了空间问题与平面问题的转化.
(2)证线面垂直的方法①利用定义:若一直线垂直于平面内任一直线,则这条直线垂直于该平面.②利用线面垂直的判定定理:证一直线与一平面内的两条相交直线都垂直,③利用线面垂直的性质:两平行线中的一条垂直于平面,则另一条也垂直于这个平面,④用面面垂直的性质定理:两平面垂直,在一个平面内垂直于交线的直线必垂直于另一个平面.⑤用面面平行的性质定理:一直线垂直于两平行平面中的一个,那么它必定垂直于另一个平面.⑥用面面垂直的性质:两相交平面同时垂直于第三个平面,那么两平面的交线垂直于第三个平面.⑦利用向量证明.


平面的法向量:

如果表示向量的有向线段所在直线垂直于平面α,则称这个向量垂直于平面α,记作⊥α,如果⊥α,那么向量叫做平面α的法向量。
 



法向量的特点:

1.法向量一定是非零向量;
2.一个平面的所有法向量都互相平行;
3.向量是平面的法向量,向量是与平面平行或在平面内,则有
4.已知一平面内两条相交直线的方向向量,可求出该平面的一个法向量,一个平面的法向量不是唯一的,在应用时,可适当取平面的一个法向量.

一般地,由直线、平面的位置关系以及直线的方向向量和平面的法向量,可归纳出如下结论

 
 
求平面法向量的方法与步骤:
 
 

异面直线所成角: 


(其中为异面直线a,b所成角,分别表示异面直线a,b的方向向量)。

直线AB与平面所成角:

为平面α的法向量);

二面角的平面角:

为平面α,β的法向量)。


用向量求异面直线所成角注意:

①求异面直线所成的角常用平移法或向量法,特别是向量法,由于降低了空间想象的要求,所以需引起我们的重视,用向量法时,需注意两异面直线夹角的范围是
②两异面直线所成的角可以通过这两条直线的方向向量的夹角来求得,但二者不完全相等,当两方向向量的夹角是钝角时,应取其补角作为两异面直线所成的角.

求直线与平面所成的角既可选择传统立体几何的综合推理法,也可选择空间向量的向量法:

①求直线和平面所成角的步骤:作出斜线与其射影所成的角;证明所作的角就是要求的角;常在直角三角形(垂线、斜线、射影所组成的直角三角形)中解出所求角的大小:
②在用向量法求直线OP与α所成的角时一般有两种途径:一是直接求其中OP′,为斜线OP在平面α内的射影;二是通过求进而转化求解,其中n为平面α的法向量。

用向量求二面角注意:

①当法向量的方向分别指向二面角的内侧与外侧时,二面角θ的大小等于法向量的夹角的大小;
②当法向量的方向同时指向二面角的内侧或外侧时,二面角θ的大小等于法向量的夹角的补角的大小.

求二面角,大致有两种基本方法:

(1)传统立体几何的综合推理法:①定义法;②垂面法;③三垂线定理法;④射影面积法.
(2)空间向量的坐标法:建系并确定点及向量的坐标,分别求出两个平面的法向量,通过求两个法向量的夹角得出二面角的大小.


发现相似题
与“如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD是菱形,AB=2...”考查相似的试题有: