内容正文:
空间角的计算(一)
异面直线所成角
学习目标——异面直线所成夹角
2
1.理解异面直线所成角的定义及夹角的取值范围;
2.掌握求解异面直线所成角的方法,会求异面直线所成的角;
01
异面直线所成角
PART
4
异面直线所成的角的定义的形成
问题1:空间中直线与直线的位置关系有哪些?
共面直线
异面直线:
平行直线:
相交直线:
在同一平面内,有且只有一个公共点;
在同一平面内,没有公共点;
不同在任何一个平面内,没有公共点.
异面直线的表示
异面直线的判别
反证法:两条直线既不相交、也不平行
定义法:两条直线不同在任何一个平面内
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我们知道,平面内两条直线相交形成4个角,其中不大于90°的角称为这两条直线所成的角(或夹角),它刻画了一条直线
相对于另一条直线倾斜的程度.
类似地,我们也可以用“异面直线所成的角”来刻画两条异面直线的位置关系.
探究新知——异面直线所成角的范围
6
有区别
问题2:如下图,其中的直线与是什么位置关系?
(1)
(2)
(3)
追问①:它们的位置关系有区别吗?区别在哪里?
都是异面直线
“歪”的程度不一样
追问②:怎么刻画这种区别呢?
用“角”度量“歪”的程度
探究新知——异面直线所成角
7
追问③:“角”是平面图形,但图中的直线与不共面,如何用角度量?
平移
追问④:直线所成角的大小与点的位置有关吗?
无关,根据等角定理即可得证
异面
共面
使两条直线相交共面
探究新知——异面直线所成角
追问⑤:平移至共面后,直线与形成了多个夹角,选择哪个合适呢?
锐角或直角
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新知生成——异面直线所成角
空间
平面
已知两条异面直线 a,b,经过空间任一点O 作直线,,把 a'与b' 所成的锐角(或直角)叫做异面直线a与b所成的角(或夹角).
O
平移
异面直线
相交直线
9
我们规定两条平行直线的夹角为0,那么两条异面直线所成的角的取值范围是什么?
新知生成——异面直线所成角的范围
如果两条异面直线所成的角是直角,那么我们就说这两条异面直线互相垂直. 直线a与直线b垂直,记作a⊥b.
当两条直线a、b相互平行时,我们规定它们所成的角为0°.
所以空间两条直线所成角α的取值范围是 0°≤ α ≤90°.
注:两条异面直线所成夹角的范围:0°< α ≤90°
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不一定,可能是相交垂直,还可能是异面垂直.
如果空间两条直线垂直,那么它们一定相交吗?
A
B
C
D
D1
A1
C1
B1
新知探究——异面直线所成角的求法
练习1.判断下列命题是否正确,正确的在括号内画 “√”,错误的画“×”.
①. 中,空间中直线//,//,则直线,所成的角是.( )
②.相互垂直的直线一定是相交直线( )
③.如果一条直线与平行直线中的一条垂直,那么这条直线也与另一条直线垂直.( )
典型例题分析
02
PART
12
例1 如右图,已知正方体ABCD-A'B'C'D'.
(1) 求直线BA'与CC'所成角的大小.
(2) 求直线BA'与AC所成角的大小.
典例精讲——异面直线所成角的求法
解:(1) 在正方体ABCD-A'B'C'D'中,
因为CC'∥BB',
所以∠B'BA为直线BA'与CC'所成的角.
而∠B'BA=45°.
解:(2) 连接A'C'、BC'.
在正方体ABCD-A'B'C'D'中,AC//A'C',
则∠BA'C'为直线BA'与AC所成的角.
而△A'BC'是等边三角形,所以∠BA'C'=60°,
从而直线BA'与AC所成的角等于60°.
直接平移法
步骤:找点→平移→ 证明→求解
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①作:恰当地选择一个点(经常在其中一条线上取一点(端点或中点)),常用平移法作出异面直线所成的角(或其补角);
②证:证明①中所作出的角(或其补角)就是所求异面直线所成的角;
(注:证明线线平行)
③求:通过解三角形或其他方法,求出①中所构造的角的大小;
(注:假如所构造的角的大小为α,若0°<α≤90°,则α即为所求异面
直线所成角的大小;若90°<α<180°,则180°-α即为所求).
求异面直线所成的角的一般步骤
找!
求!
新知探究——异面直线所成角的求法
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1. 已知正方体ABCDA′B′C′D′中:
(1) BC′与CD′所成的角为 ;
(2) AD与BC′所成的角为 ;
(3) A′C′和D′所成的角是 ;
(4) A′C′和BD所成的角是 .
60°
45°
90°
90°
课堂练习1——异面直线所成角的求法
15
中位线平移法
例2.如图,在正方体中, 是点,求异面直线与所成角的大小。
典例精讲——异面直线所成角的求法
连接,
连接,
与的交点是中点
取中点 连接
异面直线与所成角
即为
直线所成角
即(或其补角)
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解: 取中点 连接连接、相交于点O,
,
即(或其补角)为异面直线与所成角;
在正方形ABCD中,O为BD中点.
设AB=2,则AG=,OA=AC=,OG=
典例精讲——异面直线所成角的求法
在中,,
在中,由余弦定理有
.
异面直线所成角为90
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课堂练习2——异面直线所成角的求法
2.如图,在正三棱柱中,D为棱AC的中点,,求异面直线BD与A所成的角.
BE==
解: 取中点E,连接BE、DE
D为AC中点,DE//AC
(或其补角)为异面直线BD与A所成的角
又BD=AB,DE=AC=
在中,由余弦定理有
,
异面直线BD与A所成的角为
在中,,
解: 取中点E,连接BE、DE
D为AC中点,DE//AC
(或其补角)为异面直线BD与A所成的角
又BD=AB,DE=AC=
异面直线BD与A所成的角为
BE==
中位线平移法
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例3.如图,在正方体中, 是点,求异面直线与所成角的大小。
典例精讲——异面直线所成角的求法
Q
在原正方体右侧补一个全等的正方体
连接,并平移至
连接
在中,利用余弦定理
异面直线与所成角
即为
补形平移法
直线所成角
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课堂练习3——证明两条异面直线垂直
例4.如图,在正方体中,为底面的中心.
求证:.
分析:要证明应先构造直线所成的角,再证明这个角是直角
解: 连接.∵是正方体,
∴且.
∴四边形是平行四边形.
∴
∴直线与所成的角即为直线与所成的角.
连接,易证.
又为底面的中心,
∴为的中点,∴.∴.
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步骤:找点→平移→ 证明→求解
方法:1.直接平移法:
2.中位线平移法:
3.补形平移法:
二、求异面直线所成角的步骤和方法
课堂小结——异面直线所成夹角
一、求异面直线所成角定义
已知两条异面直线 a,b,经过空间任一点O 作直线,,把 a'与b' 所成的锐角(或直角)叫做异面直线a与b所成的角(或夹角).
注:两条异面直线所成夹角的范围:0°< α ≤90°
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巩固提升——异面直线所成夹角
作业
2. 在四面体中,,分别是,的中点.若,所成的角为,
且,则________.
1.如图所示,在空间四边形ABCD中,AB=CD,且AB与CD所成的角为30°,E,F分别为BC,AD的中点,则EF与AB所成角的?
THANKS
感谢您的聆听
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