内容正文:
第七节 用空间向量求空间角
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必备知识 知识梳理
课时作业 巩固提升
关键能力 重点探究
命题分析预测 学科核心素养
从近五年的考查情况来看,利用向量法求空间角和空间距离是高考的重点,考查频率较高,线、面的平行和垂直问题一般不用向量法求解,但向量法的使用有时可以加快求解速度,主要以解答题的形式出现,难度中等. 本节通过对空间角的求解、空间向量的应用,考查考生转化与化归思想的应用,提升考生的直观想象、数学运算、逻辑推理核心素养.
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知识点 空间角的求法
1.设直线l,m的方向向量分别为a,b,平面α,β的法向量分别为u,ν,则
(1)线线平行: ;
线面平行: ;
面面平行: .
l∥m⇔a∥b⇔a=kb,k∈R
l∥α⇔a⊥u⇔a·u=0
α∥β⇔u∥ν⇔u=kν,k∈R
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(2)线线垂直: ;
线面垂直: ;
面面垂直: .
l⊥m⇔a⊥b⇔a·b=0
l⊥α⇔a∥u⇔a=ku,k∈R
α⊥β⇔u⊥ν⇔u·ν=0
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2.空间角的求法
(1)异面直线所成的角
设a,b分别是两异面直线l1,l2的方向向量,则
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②如图b,c,n1,n2分别是二面角αlβ的两个半平面α,β的法向量,则二面角的大小θ满足|cos θ|= ,二面角的平面角大小是向量n1与n2的夹角(或其补角).
|cos〈n1,n2〉|
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1.在正方体ABCDA1B1C1D1中,E是C1D1的中点,则异面直线DE与AC
夹角的余弦值为________.
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3.已知两平面的法向量分别为m=(0,1,0),n=(0,1,1),则两平面所成的二面角的大小为______________.
45°或135°
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题型一 异面直线所成的角
典例 如图,在四棱锥PABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD是菱形,AB=2,∠BAD=60°.
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(1)求证:BD⊥平面PAC;
(1)[证明] 因为四边形ABCD是菱形,所以AC⊥BD.
因为PA⊥平面ABCD,所以PA⊥BD.
又因为AC∩PA=A,所以BD⊥平面PAC.
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(2)若PA=AB,求PB与AC所成角的余弦值.
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向量法求异面直线所成角的两种方法及一个注意点
(1)两种方法:
①基向量法:利用线性运算;
②坐标法:利用坐标运算.
(2)一个注意点:
注意向量法求