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高中三年级数学

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    如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,PA=AB=BC=2,∠DAC=∠ABC=90°,
    (Ⅰ)证明:AD⊥PC;
    (Ⅱ)求PD与平面PBC所成角的大小。

    本题信息:2012年贵州省模拟题数学解答题难度较难 来源:张玲玲
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本试题 “如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,PA=AB=BC=2,∠DAC=∠ABC=90°,,(Ⅰ)证明:AD⊥PC;(Ⅱ)求PD与平面PBC所成角的大小。” 主要考查您对

三垂线定理及其逆定理

用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题

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  • 三垂线定理及其逆定理
  • 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题

正射影的概念:

自一点向平面引垂线,垂足叫做这一点在平面内的正射影(简称为射影);

平面的斜线的概念:

如果一条直线和一个平面相交但不垂直,那么这条直线叫做这个平面的斜线,斜线和平面的交点叫做斜足。


三垂线定理:

在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线的射影垂直,那么它也和这条斜线垂直。

三垂线定理的逆定理:

如果平面内一条直线和穿过该平面的一条斜线垂直,那么这条直线也垂直于这条斜线在平面内的射影。


三垂线定理与其逆定理的关系:


即:

三垂线定定理的主要应用:

证明线线、线面垂直,求点到线的距离、二面角大小。

应用两个定理解题的一般思路: 


 


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.


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