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【高考数学】循循善诱|今天以后,笑看“二面角”

The following article is from 素人素言 Author 彭西东

其实,高考对立体几何的考查,除了一些零散的知识点之外,主要也就集中在几个知识点。


客观题热门考点:

①几何体表面积与体积✓

②三视图✓

③几何体截面✓

④空间轨迹✓

⑤多面体与球✓

⑥图形翻折


主观题热门考点:

①位置关系证明:平行✓,垂直

②空间角的计算:

异面直线角✓、线面角、二面角

③空间距离✓


今天的推文,主要以“2019年全国Ⅰ卷”立几解答题为媒介,一次性总结下二面角计算的相关方法。


相信,今天以后,二面角不再是问题。





2019全国Ⅰ卷







以下只证明第二问

二面角的计算,首选当然是定义法了。


所以,我们首先要在轴线上找到一个合适的点,能够在两个半平面内分别做出轴线的垂线。


这种思路,对于图形中位置关系的观察可是要很仔细的,而且,几何功底也要扎实些。否则,那个点也未必就一定好找。



如果轴线上的那个点真的不好确定,我们也可以折中一下,利用向量可以平移的特点,在轴线上找两个点,并在两个半平面内分别做轴线的垂线,得到两个向量,这两向量的夹角也可以表示二面角的平面角。


当然,作为操作者,就一定要很好地理解这种关系了。




如果确实想用几何法做平面角,又实在没办法时,怎么办呢?


这时就该“三垂线定理”大显身手了。



三垂线定理简述:



用三垂线定理作平面角,前提是一定要找到点面垂线的垂足O。但实际情况是,很多时候我们都是难已找到这个垂足的。


怎么办?


我们再折中一下,如果能求出点P到面的距离PO,用下面的方式,也是是可以求出二面角的。

只是求出来的,应该是二面角的正弦值了。


所以,如果以后题中是要求二面角正弦值的,我们是不是可以大胆猜测,就是在提醒你要用距离求二面角了呢?


当然,至于距离怎么求,也是个问题。



一般来说,点到面的距离,确实可以用上面的体积法。


但体积法的前提,是一定要首先求出三棱锥的体积的。


因此,这里本身就包含了一个点到面的距离的问题。


那交换顶点和底面后,如果不能求出一个距离呢?


这时就要研究向量与距离的关系了。


所以,就想到了“投影”。




其实,用距离求二面角的正弦值,我一直认为是一种比较好的方法。


只是,好像现在很多的孩子,都是喜欢用法向量求二面角更多一点。


当然,求出来的应该就是余弦值了。



法向量与二面角关系

✔二面角是钝角或锐角,

    一般需要根据图形进行判断。



其实,求二面角还有一种重要的方法——面积法。


应该说,它也是求二面角的一种常用方法。


尤其是图中二面角的轴线未反映出来时,用面积法会比较方便。




【来源】素人素言。

END

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