求異面直線所成的角

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

求異面直線所成的角,一般有兩種,一種是幾何法,這是人教版(A)版本倡導(dǎo)的傳統(tǒng)的,其基本解題思路是“異面化共面,認定再計算”,即利用平移法和補形法將兩條異面直線轉(zhuǎn)化到同一個三角形中,結(jié)合余弦定理來求。還有一種是向量法,即建立空間直角坐標(biāo)系,利用向量的代數(shù)法和幾何法求解,這是人教版(B)倡導(dǎo)的方法,下面舉例說明兩種方法的應(yīng)用。

例:長方體ABCD-A1B1C1D1中,AB=AA1=2cm,AD=1cm,求異面直線A1C1與BD1所成的角。

解法1:平移法

設(shè)A1C1與B1D1交于O,取B1B中點E,連接OE,因為OE//D1B 高三,所以∠C1OE或其補角就是異面直線A1C1與BD1所成的角△C1OE中

所以異面直線

圖1

解法2:補形法

在長方體ABCD?DA1B1C1D1的面BC1上補上一個同樣大小的長方體,將AC平移到BE,則∠D1BE或其補角就是異面直線A1C1與BD1所成的角,在△BD1E中,BD1=3,

所以異面直線A1C1與BD1所成的角為

圖2

解法3:利用公式 、 2,則 , ,

所以

圖3

解法4:向量幾何法: 為空間一組基向量

所以異面直線A1C1與BD1所成的角為

圖4

解法5:向量代數(shù)法:

<

以D為坐標(biāo)原點,DC、DA、DD1分別為x、y、z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,則A(0,1,0)、C(2,0,0),B(2,1,0)、D1(0,0,2),

所以異面直線A1C1與BD1所成的角為

圖5

解法6:利用公式

定理:四面體A?DBCD兩相對棱AC、BD間的夾角

圖6

解:連結(jié)BC1、A1B在四面體 ,易求得

圖7

由定理得:

所以



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