内容正文:
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[素养目标] 1.理解直线与平面的夹角的定义,并能用向量语言表述直线与平面的夹角,重点培养数学抽象、直观想象核心素养. 2.能利用向量方法解决直线与平面的夹角问题,重点提升逻辑推理、数学运算核心素养.
1.2.3 直线与平面的夹角
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直线与平面的夹角
1.直线与平面所成的角
(1)如果一条直线与一个平面_________,则称这条直线与这个平面所成的角为_________.
(2)如果一条直线与一个平面_________,或_______________,则称这条直线与这个平面所成的角为_________.
(3)平面的斜线与它在平面内的_________所成的_________,称为这条斜线与这个平面所成的角.
垂直
90°
平行
直线在平面内
0°
射影
锐角
知识点一
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2.斜线与平面所成的角的性质
如图所示,设AO是平面α的一条斜线段,O为斜足,A′为A
在平面α内的射影,而OM是平面α内的一条射线,A′M⊥OM.
记∠AOA′=θ1,∠A′OM=θ2,∠AOM=θ.
(1)cos θ=_____________.
(2)平面的斜线与平面所成的角,是斜线和这个平面内所有直线所成的角的_________(常称最小角定理).
cos θ1cos θ2
最小角
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(3)空间中任意一条直线与任意一个平面所成的角的大小都是_________,直线与平面所成的角也称为它们的_________.
(4)经过平面外一点所作的平面的多条斜线中,斜线段长、射影长及斜线与平面所成的角,只要有_________,则另外两个也对应_________.
确定的
夹角
一个相等
相等
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1.公式cos θ=cos θ1·cos θ2
也叫“三余弦”公式,θ1,θ2,θ分别是斜线与射影、射影与平面内的直线、斜线与平面内的直线所成的角.
2.在以上公式中,令θ2=90°,则cos θ=cos θ1·cos 90°=0.∴θ=90°,即当A′O⊥OM时,AO⊥OM,此即三垂线定理;反之,若令θ=90°,则cos θ1·cos θ2=0.∵θ1≠90°,∴θ2=90°.即若OM⊥AO,则A′O⊥OM,此即三垂线定理的逆定理,由此可知三垂线定理及其逆定理可以看成是此公式的特例.
[拓展]
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sin〈ν,n〉
|cos〈ν,n〉|
知识点二
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×
×
√
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A
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D
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4.设ABCD、ABEF都是边长为1的正方形,FA⊥平面ABCD,则异面直线AC与BF所成的角等于________.
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答案:60°
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定义法求直线与平面的夹角(小组探究)
如图所示,在三棱锥PABC中,PA⊥平面ABC,PA=AB,∠ABC=60°,∠BCA=90°.
(1)求证:BC⊥平面PAC;
(2)若D为PB的中点,试求AD与平面PAC夹角的正弦值.
例 1
题型 1
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【尝试解答】 (1)证明 因为PA⊥平面ABC,BC⊂平面ABC.
所以PA⊥BC.
又∠BCA=90°,
所以AC⊥BC.
又AC⊂平面PAC.
PA⊂平面PAC,PA∩AC=A,
所以BC⊥平面PAC.
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用定义法(几何法)求直线和平面所成的角的步骤
(1)作:作(或找)出直线和平面所成的角;
(2)证:证明所作的角为直线与平面所成的角;
(3)算:解三角形求出直线与平面所成的角.
解后 反思
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A
活学活用
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向量法求直线与平面的夹角(拓展探究)
(课本例2拓展)如图,在四棱锥S-ABCD中,AB∥CD,BC⊥CD,△S