7.3 空间角（精讲）-2024年高考数学一轮复习一隅三反系列（新高考）

7.3空间角（精讲） 空间角的概念及范围 空间角 解题思路 夹角范围 线线角 设两异面直线 l1，l2 所成的角为θ，其方向向量分别为 则 线面角 l为平面α的斜线，为l的方向向量，为平面α的法向量， φ为l与α所成的角，则 二面角 平面α的法向量为，平面β的法向量为，〈，〉＝θ， 设二面角大小为φ，则 一．异面直线所成的角 1.几何法:平移法求异面直线所成的角 (1)作：根据定义作平行线，作出异面直线所成的角； （2）证：证明作出的角是异面直线所成的角； （3）求：解三角形，求出所作的角．如果求出的角是锐角或直角，则它就是要求的角；如果求出的角是钝角，则它的补角才是要求的角． 2.向量法 (1)建立空间直角坐标系； (2)用坐标表示两异面直线的方向向量； (3)利用向量的夹角公式求出向量夹角的余弦值； (4)注意两异面直线所成角的范围是，即两异面直线所成角的余弦值等于两向量夹角的余弦值的绝对值. 二．直线与平面所成角 1.几何法 一作(找)角，二证明，三计算，其中作(找)角是关键，先找出斜线在平面上的射影，关键是作垂线，找垂足，然后把线面角转化到三角形中求解. 2.向量法 （1）斜线的方向向量 （2）平面的法向量 （3）斜线的方向向量与平面的法向量所夹的锐角（或钝角的补角），取其余角就是斜线和平面所成的角. 三．二面角 1.几何法 方法一：定义法：找出二面角的平面角 方法二：垂面法，即在一个半平面内找一点作另一个半平面的垂线，再过垂足作二面角的棱的垂线，两条垂线确定的平面和二面角的棱垂直，由此可得二面角的平面角. 2.向量法 （1）找法向量：分别求出二面角的两个半平面所在平面的法向量，然后通过两个平面的法向量的夹角得到二面角的大小，但要注意结合实际图形判断所求角的大小； （2）找与棱垂直的方向向量：分别在二面角的两个半平面内找到与棱垂直且以垂足为起点的两个向量，则这两个向量的夹角的大小就是二面角的大小. 考法一 线线角 【例1-1】（2023·河南洛阳）如图四棱锥P-ABCD中，底面ABCD为正方形，且各棱长均相等，E是PB的中点，则异面直线AE与PC所成角的余弦值为（    ）    A． B． C． D． 【例1-2】（2023秋·陕西汉中）在三棱锥中，，的边长均为6，P为AB的中点，则异面直线PC与BD所成角的余弦值为（    ） A． B． C． D． 【一隅三反】 1．（2023·北京）如图所示，在正方体中，，分别是，的中点，则异面直线与所成的角的大小为（    ）    A． B． C． D． 2．（2023秋·云南昆明·高三云南省昆明市第十中学校考开学考试）在长方体中，，，则异面直线与所成角的余弦值为（    ） A． B． C． D． 3．（2023·黑龙江哈尔滨·哈师大附中校考模拟预测）如图，四棱锥中，底面为正方形，是正三角形，，平面平面，则与所成角的余弦值为（    ）    A． B． C． D． 考法二 线面角 【例2-1】（2023秋·福建福州）如图，在底面为菱形的四棱锥中，，．    (1)求证：平面平面ABCD； (2)已知，求直线BN与平面ACN所成角的正弦值． 【例2-2】（2023秋·湖北）如图，在四棱台中，底面，M是中点.底面为直角梯形，且，，.    (1)求证：直线平面； (2)求直线与平面所成角的正弦值. 【一隅三反】 1．（2022秋·陕西渭南·高三统考阶段练习）如图，在三棱柱中，底面，，，分别为，的中点．    (1)求证：平面； (2)求直线与平面所成角的正弦值． 2．（2023秋·重庆·高三统考开学考试）如图，为圆锥的顶点，A，为底面圆上两点，，为中点，点在线段上，且.    (1)证明：平面平面； (2)若，求直线与平面所成角的正弦值. 3．（2023春·北大附中校考期中）如图，在四棱锥中，底面为平行四边形，为等边三角形，平面平面，，.    (1)设分别为的中点，求证：平面； (2)求证：平面； (3)求直线与平面所成角的正弦值. 考法三 二面角 【例3-1】（2023秋·广东）如图，在多面体ABCDE中，平面BCD，平面平面BCD，其中是边长为2的正三角形，是以为直角的等腰三角形，.    (1)证明：平面BCD. (2)求平面ACE与平面BDE的夹角的余弦值. 【例3-2】（2023春·湖南永州·高三统考阶段练习）在正方体中，E、F分别是棱AB、CD的中点.    (1)求证：面； (2)求二面角的大小. 【一隅三反】 1．（2023秋·山西吕梁·高三校联考开学考试）如图，在四棱锥中，平面，，，，，点是棱上的一点． (1)若，求证：平面平面； (2)若，，求平面与平面的夹角的余弦值． 2．（2023秋·陕西汉中·高三统考阶段练