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8.6.1 直线与直线垂直
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异面直线所成的角
1.思考
(1)平面内两条相交直线的夹角是如何定义的?
提示平面内两条直线相交所成的4个角中,不大于90°的角称为这两条直线所成的角(或夹角).
(2)两条相交直线的夹角有什么意义?
提示夹角刻画了平面内一条直线相对于另一条直线倾斜的程度.
(3)平面几何中如何定义两条直线垂直?
提示如果两条直线相交所成的角为90°,就称这两条直线垂直.
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(4)空间中两条直线垂直,一定要相交吗?
提示不一定.如果两条异面直线所成的角是直角,就称这两条直线垂直.
(5)空间两条直线所成角的范围是什么?空间两条异面直线所成角的范围呢?
提示空间两条直线所成角的范围是0°≤α≤90°,两条异面直线所成角的范围是0°<α≤90°.
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2.填空
两条异面直线所成的角(或夹角)
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3.做一做
在正方体ABCD-A1B1C1D1中,∠BAE=25°,则异面直线AE与B1C1所成的角的大小为 .
答案:65°
解析:∵B1C1∥BC,∴∠AEB为异面直线AE与B1C1所成的角.∵∠BAE=25°,∴∠AEB=65°.
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求异面直线所成的角
例题如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是A1B1,B1C1的中点,求异面直线DB1与EF所成角的大小.
分析先作出角,再证明角的两边分别与两异面直线平行,最后在三角形中求角.
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解法一如图①,连接A1C1,B1D1,并设它们相交于点O,取DD1的中点G,连接OG,
则OG∥B1D,EF∥A1C1.
∴∠GOA1为异面直线DB1与EF所成的角或其补角.
∵GA1=GC1,O为A1C1的中点,∴GO⊥A1C1.
∴异面直线DB1与EF所成的角为90°.
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解法二如图②,连接A1D,取A1D的中点H,连接HE,则HE∥DB1,且HE= DB1.
于是∠HEF为异面直线DB1与EF所成的角或补角.
∴HF2=EF2+HE2,∴∠HEF=90°,
∴异面直线DB1与EF所成的角为90°.
图②
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解法三如图③,在原正方体的右侧补上一个全等的正方体,连接B1Q,则B1Q∥EF.
于是∠DB1Q为异面直线DB1与EF所成的角或其补角.
通过计算,不难得到:B1D2+B1Q2=DQ2,从而异面