求異面直線所成的角,一般有兩種,一種是幾何法,這是人教版(A)版本倡導(dǎo)的傳統(tǒng)的,其基本解題思路是“異面化共面,認(rèn)定再計(jì)算”,即利用平移法和補(bǔ)形法將兩條異面直線轉(zhuǎn)化到同一個(gè)三角形中,結(jié)合余弦定理來(lái)求。還有一種是向量法,即建立空間直角坐標(biāo)系,利用向量的代數(shù)法和幾何法求解,這是人教版(B)倡導(dǎo)的方法,下面舉例說(shuō)明兩種方法的應(yīng)用。
例:長(zhǎng)方體ABCD-A1B1C1D1中,AB=AA1=2cm,AD=1cm,求異面直線A1C1與BD1所成的角。
解法1:平移法
設(shè)A1C1與B1D1交于O,取B1B中點(diǎn)E,連接OE,因?yàn)镺E//D1B 高三,所以∠C1OE或其補(bǔ)角就是異面直線A1C1與BD1所成的角△C1OE中
所以異面直線
圖1
解法2:補(bǔ)形法
在長(zhǎng)方體ABCD?DA1B1C1D1的面BC1上補(bǔ)上一個(gè)同樣大小的長(zhǎng)方體,將AC平移到BE,則∠D1BE或其補(bǔ)角就是異面直線A1C1與BD1所成的角,在△BD1E中,BD1=3,
所以異面直線A1C1與BD1所成的角為
圖2
解法3:利用公式 、 2,則 , ,
所以
圖3
解法4:向量幾何法: 為空間一組基向量
所以異面直線A1C1與BD1所成的角為
圖4
解法5:向量代數(shù)法:
<
以D為坐標(biāo)原點(diǎn),DC、DA、DD1分別為x、y、z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,則A(0,1,0)、C(2,0,0),B(2,1,0)、D1(0,0,2),
所以異面直線A1C1與BD1所成的角為
圖5
解法6:利用公式
定理:四面體A?DBCD兩相對(duì)棱AC、BD間的夾角
圖6
解:連結(jié)BC1、A1B在四面體 ,易求得
圖7
由定理得:
所以
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