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高中三年级数学

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    如图,正三棱柱ABC-A1B1C1的底面边长为a,侧棱长为a,
    (1)建立适当的坐标系,并写出点A、B、A1、C1的坐标;
    (2)求AC1与侧面ABB1A1所成的角。

    本题信息:2002年天津高考真题数学解答题难度极难 来源:张玲玲
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本试题 “如图,正三棱柱ABC-A1B1C1的底面边长为a,侧棱长为a,(1)建立适当的坐标系,并写出点A、B、A1、C1的坐标;(2)求AC1与侧面ABB1A1所成的角。” 主要考查您对

在空间直角坐标系表示点的位置

用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题

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  • 在空间直角坐标系表示点的位置
  • 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题

单位正交基底:

若空间一个基底的三个基向量互相垂直,且长都为1,则这个基底叫做单位正交基底,通常用表示.

空间中点的坐标的定义:

如图,OBCD-D′A′B′C′是单位正方体,以A为原点,分别以OD,OA′,OB的方向为正方向,建立三条数轴x轴,y轴,z轴,这时建立了一个空间直角坐标系O-xyz,

1)O叫做坐标原点;
2)x 轴,y轴,z轴叫做坐标轴;
3)过每两个坐标轴的平面叫做坐标平面;
2、右手表示法:令右手大拇指、食指和中指相互垂直时,可能形成的位置。大拇指指向为x轴正方向,食指指向为y轴正向,中指指向则为z轴正向,这样也可以决定三轴间的相位置。
3、任意点坐标表示:空间一点M的坐标可以用有序实数组(x,y,z)来表示,有序实数组(x,y,z)叫做点M在此空间直角坐标系中的坐标,记作M(x,y,z)(x叫做点M的横坐标,y叫做点M的纵坐标,z叫做点M的竖坐标)。


空间直角坐标系的建立:

在空间中选定一点O和一个单位正交基底(如图所示).以点O为原点,分别以的方向为正方向建立三条数轴:x轴,y轴,z轴,它们都叫做坐标轴,这时我们说建立了一个空间直角坐标系O-xyz,点O叫做原点,向量都叫做坐标向量,通过每两个坐标轴的平面叫做坐标平面,分别称为xOy平面,yOz平面,zOx平面.

空间直角坐标系的画法:

作空间直角坐标系O-xyz,一般使(或450),


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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