约1870字。
线面角与面面角
一、知识与方法要点:
1.斜线与平面所成的角就是斜线与它在平面内的射影的夹角。求斜线与平面所成的角关键是找到斜线在平面内的射影,即确定过斜线上一点向平面所作垂线的垂足,这时经常要用面面垂直来确定垂足的位置。若垂足的位置难以确定,可考虑用其它方法求出斜线上一点到平面的距离。
2.二面角的大小用它的平面角来度量,求二面角大小的关键是找到或作出它的平面角(要证明)。作二面角的平面角经常要用三垂线定理,关键是过二面角的一个面内的一点向另一个面作垂线,并确定垂足的位置。若二面角的平面角难以作出,可考虑用射影面积公式求二面角的大小。
3.判定两个平面垂直,关键是在一个平面内找到一条垂直于另一个平面的直线。
两个平面垂直的性质定理是:如果两个平面垂直,那么在一个平面内垂直于它们交线的直线垂直于另一个平面.
二、例题
例1.正方体ABCD-A1B1C1D1中,M为C1D1中点.
(1)求证:AC1⊥平面A1BD.
(2)求BM与平面A1BD成的角的正切值.
解: (1)连AC,
∵C1C⊥平面ABCD, ∴C1C⊥BD.
又AC⊥BD, ∴AC1⊥BD.
同理AC1⊥A1B
∵A1B∩BD=B.∴AC1⊥平面A1BD.
(2)设正方体的棱长为 ,连AD1,AD1交A1D于E,连结ME,在△D1AE∥AC1,
∵AC1⊥平面A1BD.∴ME⊥平面A1BD.
连结BE,则∠MBE为BM与平面A1BD成的角.在 中, ,
,∴ .
例2.如图,把等腰直角三角形ABC以斜边AB为轴旋转,
使C点移动的距离等于AC时停止,并记为点P.
(1)求证:面ABP⊥面ABC;
(2)求二面角C-BP-A的余弦值.
证明(1) 由题设知AP=CP=BP.
∴点P在面ABC的射影D应是△ABC的外心,
即D∈AB.∵PD⊥AB,PD 面ABP,
由面面垂直的判定定理知,面ABP⊥面ABC.
(2)解法1 取PB中点E,连结CE、DE、CD.
∵△BCP为正三角形,∴CE⊥BD.
△BOD为等腰直角三角形,∴DE⊥PB.∴∠CED为二面角C-BP-A的平面角.
又由(1)知,面ABP⊥面ABC,DC⊥AB,AB=面ABP∩面ABC,
由面面垂直性质定理,得DC⊥面ABP.∴DC⊥DE.因此△CDE为直角三角形.
设 ,则 , ,
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