空间向量知识点归纳总结
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空间向量知识点总结1。
直线的方向向量和平面的法向量 ⑴.直线的方向向量:若A 、B 是直线l 上的任意两点,则AB 为直线l 的一个方向向量;与AB 平行的任意非零向量也是直线l 的方向向量. ⑵.平面的法向量:若向量n 所在直线垂直于平面α,则称这个向量垂直于平面α,记作n α⊥,如果n α⊥,那么向量n 叫做平面α的法向量。
⑶.平面的法向量的求法(待定系数法): ①建立适当的坐标系.②设平面α的法向量为(,,)n x y z =.③求出平面内两个不共线向量的坐标123123(,,),(,,)a a a a b b b b ==.④根据法向量定义建立方程组00n a n b ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩。
⑤解方程组,取其中一组解,即得平面α的法向量.(如图)2。
用向量方法判定空间中的平行关系 ⑴线线平行设直线12,l l 的方向向量分别是a b 、,则要证明1l ∥2l ,只需证明a ∥b ,即()a kb k R =∈。
即:两直线平行或重合两直线的方向向量共线。
⑵线面平行①(法一)设直线l 的方向向量是a ,平面α的法向量是u ,则要证明l ∥α,只需证明a u ⊥,即0a u ⋅=。
即:直线与平面平行直线的方向向量与该平面的法向量垂直且直线在平面外②(法二)要证明一条直线和一个平面平行,也可以在平面内找一个向量与已知直线的方向向量是共线向量即可。
⑶面面平行若平面α的法向量为u ,平面β的法向量为v ,要证α∥β,只需证u ∥v ,即证u v λ=. 即:两平面平行或重合两平面的法向量共线。
3。
用向量方法判定空间的垂直关系 ⑴线线垂直设直线12,l l 的方向向量分别是a b 、,则要证明12l l ⊥,只需证明a b ⊥,即0a b ⋅=。
即:两直线垂直两直线的方向向量垂直。
⑵线面垂直①(法一)设直线l 的方向向量是a ,平面α的法向量是u ,则要证明l α⊥,只需证明a ∥u ,即a u λ=。
空间向量题知识点总结一、向量的表示1. 向量的定义在三维空间中,任意两个不同点P(x1,y1,z1)与Q(x2,y2,z2)之间所确定的线段PQ,我们称之为向量。
一般用字母a、b、c等表示。
2. 向量的表示在空间直角坐标系中,向量AB可用有向线段表示,并写成AB或AB。
3. 向量的模向量AB的模记作|AB|,其计算公式为|AB| = √(x2-x1)^2 + (y2-y1)^2 + (z2-z1)^2。
4. 向量的方向向量AB的方向是指从点A到点B的方向。
5. 向量的方向角向量AB与x轴、y轴、z轴的正方向之间的夹角分别称为向量AB的方向角α、β和γ。
二、向量的加法1. 向量的加法设有两个向量A(x1,y1,z1)和B(x2,y2,z2),定义A与B的和向量C为C(x1+x2, y1+y2,z1+z2)。
2. 向量的减法设有两个向量A(x1,y1,z1)和B(x2,y2,z2),定义A与B的差向量C为C(x1-x2, y1-y2, z1-z2)。
三、向量的数量积1. 数量积的定义两个向量A(x1,y1,z1)和B(x2,y2,z2)的数量积定义为A·B = x1*x2 + y1*y2 + z1*z2。
2. 数量积的几何意义A·B = |A|*|B|*cosθ,其中θ为A与B的夹角。
3. 计算数量积A·B = x1*x2 + y1*y2 + z1*z2。
四、向量的叉积1. 叉积的定义两个向量A(x1,y1,z1)和B(x2,y2,z2)的叉积定义为A×B = (y1*z2 - y2*z1, z1*x2 - z2*x1,x1*y2 - x2*y1)。
2. 叉积的几何意义A×B = |A|*|B|*sinθ*n,其中θ为A与B的夹角,n为A、B所张平面的法向量。
3. 计算叉积A×B = (y1*z2 - y2*z1, z1*x2 - z2*x1, x1*y2 - x2*y1)。
空间向量知识点归纳总结空间向量是高中数学中的一个重要概念,出现在向量代数、几何问题、解析几何以及线性代数等多个数学分支中。
下面是空间向量知识点的归纳总结:1.空间向量的定义:空间向量是具有大小和方向的量,它可以用有序三元数组表示,例如(a,b,c)。
2.空间向量的运算:(1)向量加法:两个向量相加得到一个新的向量,加法满足交换律和结合律。
(2)向量数乘:一个向量与一个实数相乘得到一个新的向量,数乘满足分配律。
(3)内积:两个向量的内积是一个实数,可以用数量积的公式计算。
(4)外积:两个向量的外积是一个向量,可以用矢量积的公式计算。
3.空间向量的基本性质:(1)零向量:长度为零的向量,与任何向量的加法的结果都是原向量本身。
(2)单位向量:长度为1的向量,可以用一个非零向量除以其长度得到。
(3)向量的长度:向量的长度定义为该向量的模。
(4)向量的方向:向量的方向可以用与该向量共线的单位向量表示。
4.空间向量的共线与异面:(1)两个向量共线意味着它们的方向相同或者相反。
(2)三个向量共面意味着它们位于同一个平面上。
(3)两个向量异面意味着它们不共线,且它们所在的直线与另外一个直线垂直。
5.空间向量的投影:(1)向量在一些方向上的投影是一个标量,可以用点积的公式计算。
(2)向量在一些方向上的单位向量是该方向的基向量。
(3)向量在一些方向上的分量是该方向的基向量的数乘。
6.空间向量的表示:(1)分解:一个向量可以表示为它在不同方向上的分量的和。
(2)基底:一个空间中的向量可以表示为基底向量的线性组合。
(3)坐标:一个向量可以用它在基底向量上的投影的值表示。
7.空间向量的几何意义:(1)位移向量:两点之间的位移可以用一个向量表示。
(2)向量的数量积:两个向量的数量积等于一个向量在另一个向量的方向上的投影乘以另一个向量的长度。
(3)向量的矢量积:两个向量的矢量积的大小等于这两个向量张成的平行四边形的面积,方向垂直于这两个向量所在平面。
适用标准文案空间向量知识点概括总结知识重点。
1.空间向量的观点:在空间,我们把拥有大小和方向的量叫做向量。
注:( 1)向量一般用有向线段表示同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。
( 2)空间的两个向量可用同一平面内的两条有向线段来表示。
2.空间向量的运算。
定义:与平面向量运算同样,空间向量的加法、减法与数乘运算以下(如图)。
OB OA AB a b ; BA OA OB a b ; OP a(R)运算律:⑴加法互换律: a b b a⑵加法联合律:⑶数乘分派律:3.共线向量。
(a b ) c a (b c) (a b )a b(1)假如表示空间向量的有向线段所在的直线平行或重合,那么这些向量也叫做共线向量或平行向量, a 平行于b,记作a // b。
当我们说向量 a 、b共线(或 a //b)时,表示 a 、b的有向线段所在的直线可能是同向来线,也可能是平行直线。
(2)共线向量定理:空间随意两个向量a、b(b≠0),a // b存在实数λ,使a=λb。
4.共面向量(1)定义:一般地,能平移到同一平面内的向量叫做共面向量。
说明:空间随意的两向量都是共面的。
( 2)共面向量定理:假如两个向量a, b 不共线,p与向量 a,b 共面的条件是存在实数x, y 使p xa yb 。
5. 空间向量基本定理:假如三个向量a, b, c不共面,那么对空间任一直量p,存在一个独一的有序实数组 x, y, z ,使p xa yb zc。
若三向量 ab,,c不共面,我们把 { a, b, c} 叫做空间的一个基底,a,b , c 叫做基向量,空间随意三个不共面的向量都能够组成空间的一个基底。
推论:设 O , A, B,C 是不共面的四点,则对空间任一点P ,都存在独一的三个有序实数x, y, z ,使OP xOA yOB zOC 。
6. 空间向量的直角坐标系:( 1)空间直角坐标系中的坐标:在空间直角坐标系O xyz 中,对空间任一点 A ,存在独一的有序实数组( x, y, z) ,使OA xi yi zk ,有序实数组 ( x, y, z) 叫作向量 A 在空间直角坐标系 O xyz 中的坐标,记作 A(x, y,z) , x 叫横坐标, y 叫纵坐标, z 叫竖坐标。
高中向量空间知识点归纳总结1. 向量的定义与基本性质- 向量的概念:向量是具有大小和方向的量,用箭头表示。
- 向量的表示:可以使用坐标表示,如二维向量可以表示为 (x, y)。
- 零向量:所有分量为0的向量,用0表示。
- 向量的相等:两个向量的对应分量相等。
- 向量的加法:向量的相加结果与分量的相加结果相同,即 (x1 + x2, y1 + y2)。
- 向量的数乘:向量的每个分量都乘以相同的数,即 k(x, y) = (kx, ky)。
2. 向量的数量积与向量的夹角- 向量的数量积:向量A和向量B的数量积,记作A·B或AB,定义为|A||B|cosθ,其中θ为A和B的夹角。
- 数量积的性质:A·B = B·A,A·A = |A|^2,A·(B + C) = A·B + A·C。
- 向量的夹角:两个非零向量A和B的夹角θ满足 -π ≤ θ ≤ π。
- 向量的垂直与平行:若A·B = 0,则A和B垂直;若A·B ≠ 0,则A和B平行。
3. 向量的叉积与向量的夹角- 向量的叉积:向量A和向量B的叉积,记作A×B,表示一个新的向量,其方向垂直于A和B所在的平面。
- 叉积的模长:|A×B| = |A||B|sinθ,其中θ为A和B的夹角。
- 叉积的性质:A×B = -B×A,A×(kB) = k(A×B),A×B = 0当且仅当A和B平行。
- 向量的混合积:对于三个向量A、B和C,定义A·(B×C),表示一个数,用A、B、C所张成的平行六面体的有向体积。
4. 平面向量的运算与表示- 平面向量的加法:将两个向量的对应分量相加即可。
- 平面向量的减法:将两个向量的对应分量相减。
- 平面向量的数乘:将一个向量的每个分量都乘以相同的数即可。
空间向量相关知识点总结一、空间向量的定义和基本概念1. 空间向量的定义空间向量是指在三维空间中的一种特殊的向量,它可以用有向线段表示,也可以用坐标表示。
空间向量具有大小和方向,是空间中的一个几何概念。
2. 空间向量的基本概念(1)长度:空间向量的长度也称为模,它表示向量的大小,一般用|AB|表示,其中A和B分别表示向量的起点和终点。
(2)方向:空间向量的方向是指向量的指向,可以用一组坐标表示,也可以用夹角表示。
(3)共线:如果两个向量的方向相同或者相反,则它们是共线的。
(4)共面:如果三个向量在同一个平面内,则它们是共面的。
二、空间向量的运算1. 空间向量的加减法(1)几何法:向量的加法就是将两个向量的起点相接,然后将两个向量的终点相连,新的向量就是两个向量的和向量;向量的减法就是将减数的起点和被减数的终点相接,然后将减数的终点和被减数的起点相连,新的向量就是两个向量的差向量。
(2)坐标法:向量的加减法也可以用坐标表示,对应坐标相加或者相减即可。
2. 数乘向量的数乘即将向量与一个常数相乘,结果是一个新的向量,其大小是原向量的模与常数的乘积,方向与原向量的方向一致(如果是负数,则方向相反)。
3. 空间向量的数量积和向量积(1)数量积:也称为点积或内积,即将两个向量的对应坐标相乘再相加,结果是一个标量。
(2)向量积:也称为叉积或外积,即将两个向量的叉乘结果是一个新的向量,其大小是原向量所构成的平行四边形的面积,方向垂直于原向量所构成的平面。
三、空间向量的几何应用1. 向量的方向余弦(1)定义:设向量a=(x, y, z),则a的方向余弦分别为l=x/|a|,m=y/|a|,n=z/|a|,它们互为方向余弦。
(2)性质:方向余弦l、m、n满足l²+m²+n²=1。
(3)应用:方向余弦可用于求向量的夹角、判断向量的共线性等。
2. 向量的投影(1)定义:设向量a和b不共线,a在b上的投影为向量a在b方向上的分量,记为prj_b a。
空间向量几何知识点总结1. 空间向量的定义与表示空间向量是指具有大小和方向的量,通常用有向线段来表示。
在三维空间中,一个向量可以表示为\[ \mathbf{a} = (x, y, z) \],其中(x, y, z)称为向量的坐标,表示向量的末端在三维坐标系中的位置。
向量的表示还可以用分量表示法和向量的坐标表示法。
在分量表示法下,一个向量可以表示为\[ \mathbf{a} = x\mathbf{i} + y\mathbf{j} + z\mathbf{k} \],其中\( \mathbf{i},\mathbf{j}, \mathbf{k} \)分别是三维空间中的单位向量。
这样,一般来说,一个向量的分量有蓝量、红量、绿量等三个分量构成。
2. 空间向量的运算空间向量有加法、数量乘法和数量除法的运算。
加法:设有两个向量\[ \mathbf{a} = (x_1, y_1, z_1) \],\[ \mathbf{b} = (x_2, y_2, z_2) \],则这两个向量的和为\[ \mathbf{a} + \mathbf{b} = (x_1 + x_2, y_1 + y_2, z_1 + z_2) \]。
数量乘法:设有一个向量\[ \mathbf{a} = (x, y, z) \]和一个实数\( k \),则数量乘积为\[ k\mathbf{a} = (kx, ky, kz) \]。
数量除法:设有一个向量\[ \mathbf{a} = (x, y, z) \]和一个实数\( k \),\( k \ne 0 \),则数量除积为\[ \frac{1}{k}\mathbf{a} = \left( \frac{x}{k}, \frac{y}{k}, \frac{z}{k} \right) \]。
3. 空间向量的性质空间向量有以下几个重要的性质:(1) 零向量:零向量的坐标为(0, 0, 0),它是唯一的。
对任意一个向量\( \mathbf{a} = (x, y, z) \)有\[ \mathbf{a} + \mathbf{0} = \mathbf{a} \]。
空间向量知识点空间向量是高中数学中的重要内容之一,它是几何向量的推广和扩展。
了解空间向量的基本概念和性质,有助于我们更好地理解和应用向量。
一、空间向量的基本概念空间向量是指具有大小和方向的量,它是空间中的一条有向线段。
空间向量用矢量表示,通常用字母a、b、c等表示。
空间向量有以下几个基本要素:1. 大小:空间向量的大小通常用线段的长度表示,即向量的模或长度,记作|a|。
2. 方向:空间向量的方向通常用线段的方向表示,可以用射线或箭头表示。
3. 终点:空间向量的终点用有序的三元组(x, y, z)表示,表示向量在三维坐标系中的终点位置。
二、空间向量的运算1. 加法:空间中的向量加法满足交换律和结合律,即(a+b)+c=a+(b+c),a+b=b+a。
向量相加的结果是两个向量的平行四边形的对角线。
2. 减法:向量减法等价于向量的相反数与向量的加法,即a-b=a+(-b)。
向量相减的结果是连接两个向量起点和终点的线段。
3. 数乘:向量与一个实数k的乘积,记作ka,可以改变向量的大小和方向,当k<0时,向量的方向相反。
三、空间向量的表示方法空间向量有多种表示方法:1. 平行四边形法表示:即将向量的起点与坐标系原点重合,终点与坐标系中某点重合,计算该点的坐标进行表示。
2. 数量对表示:使用有序数对(x,y,z)表示向量的平行于坐标轴的分量。
3. 距离表示:使用两点之间的距离来表示向量的大小。
4. 方向角表示:使用与坐标轴的夹角来表示向量的方向。
四、空间向量的性质1. 平行关系:若a和b平行,则存在实数k使得a=k*b。
2. 垂直关系:若a和b垂直,则a·b=0,即a和b的数量积为0。
3. 长度关系:向量的模或长度与其坐标分量相关,可以使用勾股定理计算。
4. 重要定理:向量a、向量b和向量c组成平面三角形的面积等于以向量a和向量b为两边的平行四边形的面积的一半。
空间向量不仅在数学中有重要的应用,还广泛应用于物理、工程等领域。
空间向量知识点总结空间向量是三维空间中表示物体位置、方向和大小的一种向量形式。
它利用向量的数学概念和运算规则,将物体的位置和方向抽象为有序数组,使得在三维空间中进行运算和分析更加简便。
在几何学、物理学、工程学等领域中,空间向量被广泛应用。
本文将对空间向量的基本概念、运算法则以及应用进行总结。
一、空间向量的定义与表示空间向量是指在三维空间中有长度和方向的向量。
它可以用有序的三个数表示,分别表示向量在x、y、z轴上的分量。
通常表示为:A = xi + yj + zk其中,A为向量名称,xi、yj、zk分别为向量的x、y、z轴分量。
二、空间向量的运算法则1. 加法和减法:两个空间向量的加法和减法运算由各个分量相加或相减得到,分别表示为:A +B = (Ax + Bx)i + (Ay + By)j + (Az + Bz)kA -B = (Ax - Bx)i + (Ay - By)j + (Az - Bz)k2. 数量积:数量积也称为点积或内积,表示为A·B,计算公式为:A·B = |A||B|cosθ其中,|A|和|B|分别为A和B的模长,θ为A和B之间的夹角。
3. 向量积:向量积也称为叉积或外积,表示为A×B,计算公式为:A×B = (AyBz - AzBy)i + (AzBx - AxBz)j + (AxBy - AyBx)k向量积的结果是一个新的向量,其方向垂直于A和B所在平面。
三、空间向量的应用1. 几何关系分析:空间向量可以用于分析几何关系,如判断两个向量的夹角、判断两个向量是否平行或垂直等。
通过计算向量的点积和模长,可以快速判断向量之间的关系。
2. 力学问题:空间向量在力学中有着广泛的应用,可以用于计算力的合成、分解,求解物体的平衡条件等。
通过将力向量进行分解和合成,可以简化力学问题的计算。
3. 电磁学问题:空间向量在电磁学中也有重要的应用。
电场和磁场可以用向量形式表示,通过计算向量积和数量积,可以求解场强、电流、电压等物理量。
-@>% )一空间向量的概念1.空间向量的有关概念及线性运算(1)空间向量的定义:在空间内具有大小和方向的量叫作空间向量.(2)空间向量的表示:空间向量可用有向线段来表示.(3)零向量:起点与终点重合的向量叫作零向量.(4)空间向量的模(或长度):表示空间向量的有向线段的长度叫作向量的模(或长度).(5)共线向量(或平行向量):基线互相平行或重合的向量叫作共线向量(或平行向量).(6)共面向量:向量所在的直线与平面平行或在平面内,称向量与平面平行,平行于同一平面的向量叫作共面向量.(7)空间向量的加法㊁减法㊁数乘向量运算的定义㊁92.空间向量的有关定理(1)共线向量定理:对空间向量aң,bң(bңʂ0ң),aңʊbң的充要条件是存在实数k,使aң=k bң.推论:①对于空间任一点O,点P在直线A B上的充要条件是存在实数t,使O Pң=(1-t)O Aң+t O Bң或O Pң=xO Aң+y O Bң(其中x+y=1).②如果l为经过已知点A且平行于已知非零向量aң的直线,那么对任一点O,点P在直线l上的充要条件是存在实数t,满足关系式O Pң=O Aң+t aң,该方程称为直线方程的向量表达式.(2)共面向量定理:如果两个向量aң,bң不共线,则向量cң与向量aң,bң共面的充要条件是存在唯一的一对实数x,y,使cң=x aң+y bң.推论:空间一点P位于平面A B C内的充要条件是:存在有序实数对x,y,使C Pң=xC Aң+y C Bң,或对空间任一定点O,有O Pң=O Cң+xC Aң+y C Bң,该式称为平面C A B的向量表示式.(3)空间向量分解定理:如果三个向量aң,bң,cң不共面,那么对于空间任意一个向量pң,存在唯一的有序实数组x,y,z,使pң=x aң+y bң+z cң.其中不共面的三个向量aң,bң,cң叫作空间的一个基底,每一个向量aң,bң,cң叫8作基向量.3.空间向量的数量积(1)两个向量的夹角:对于两个非零向量aң,bң,在空间任取一点O,作O Aң=aң,O Bң=bң,则øA O B叫作向量aң,bң的夹角,记作<aң,bң>.注意:两个向量的夹角的取值范围是:0ɤ<aң,bң>ɤπ.(2)两个向量的数量积的定义:aң㊃bң=|aң||bң|㊃c o s<aң,bң>.二空间向量的坐标运算若向量aң=(a1,a2,a3),bң=(b1,b2,b3),则有:(1)aң+bң=(a1+b1,a2+b2,a3+b3);(2)aң-bң=(a1-b1,a2-b2,a3-b3);(3)λaң=(λa1,λa2,λa3);(4)aң㊃bң=a1b1+a2b2+a3b3;(5)距离公式:|aң|=aң2=a21+a22+a23;(6)夹角公式:c o s<aң,bң>=a1b1+a2b2+a3b3a21+a22+a23㊃b21+b22+b23;9(7)aңʊbң(bңʂ0ң)⇔a1=λb1,a2=λb2,a3=λb3(λɪR)或aңʊbң(bң与三条坐标轴都不平行)⇔a1b1=a2b2=a3b3;(8)aңʅbң⇔a1b1+a2b2+a3b3=0.三利用空间向量证明空间中的位置关系1.直线的方向向量与平面的法向量(1)直线的方向向量:基线和直线平行的向量叫作这条直线的方向向量.(2)平面的法向量:基线和平面垂直的向量叫作这个平面的法向量.2.利用空间向量证明空间中的位置关系(1)证明直线与直线平行的方法是:若直线l1和l2的方向向量分别为vң1和vң2,则l1ʊl2⇔vң1ʊvң2.(2)证明直线与平面平行的方法有两种:若直线l 的方向向量为vң,平面α内的两个不共线向量是vң1和vң2,平面α的法向量为nң,则有:①lʊα⇔存在实数x,y,使vң=x vң1+y vң2;②lʊα⇔vңʅnң.(3)证明平面与平面平行的方法是将其转化为直线与直线平行或直线与平面平行,然后利用向量方法证明.也可以用如下方法:若平面α和β的法向量分别为nң1和0010 n ң2,则αʊβ⇔n ң1ʊn ң2.(4)证明直线与直线垂直的方法是:若直线l 1和l 2的方向向量分别为v ң1和v ң2,则l 1ʅl 2⇔v ң1ʅv ң2.(5)证明直线与平面垂直的方法是:若直线l 的方向向量为v ң,平面α的法向量为n ң,则l ʅα⇔v ңʊn ң.(6)证明平面与平面垂直的方法是:若平面α和β的法向量分别为n ң1和n ң2,则αʅβ⇔n ң1ʅn ң2.四利用空间向量求空间角1.有关角的概念(1)空间角主要包括两条异面直线所成的角㊁直线与平面所成的角㊁二面角.(2)斜线与平面所成的角:平面的一条斜线和它在这个平面内的射影的夹角叫作斜线和平面所成的角.规定:若一条直线与一个平面平行或在平面内,则这条直线和平面所成的角为0;若一条直线与一个平面垂直,则这条直线和平面所成的角为π2.因此,斜线和平面所成的角的范围是0,π2();直线和平面所成的角的范围是0,π2[].(3)二面角的定义:从一条直线出发的两个半平面二面角的平面角:在二面角α-l-β的棱l上任取一点O,在两个半平面内分别作射线O Aʅl,O Bʅl,则øA O B叫作二面角α-l-β的平面角.直二面角:平面角是直角的二面角叫作直二面角,互相垂直的两个平面相交所形成的二面角就是直二面角.二面角的取值范围是[0,π].(4)最小角原理:斜线和平面所成的角,是斜线和这个平面所有直线所成角中的最小的角.(5)从角的顶点出发的一条直线,如果它和这个角的两条边所成的角相等,那么它在这个角所在平面内的射影是这个角的平分线.这个结论常用于确定一条直线在一个平面内的射影.(6)利用射影面积公式:S'=S㊃c o sθ,也可以求一些二面角的大小.2.利用空间向量求空间角的方法(1)若异面直线l1和l2的方向向量分别为vң1和vң2,它们所成的角为θ,则c o sθ=|c o s<vң1,vң2>|.(2)利用空间向量求直线与平面所成的角,可以有两种办法:一是分别求出直线和它在平面内的射影直线的方向向量,转化为求两个方向向量的夹角(或其补02(3)利用空间向量方法求二面角,也有两种办法:一是分别在二面角的两个面内找到一个与棱垂直且从垂足出发的两个向量,则这两个向量的夹角的大小就是二面角的平面角的大小;二是通过平面的法向量来求:设二面角的两个面的法向量分别为nң1和nң2,则二面角的大小等于<nң1,nң2>(或π-<nң1,nң2>).五利用空间向量求点到平面的距离1.定义一个点到它在一个平面内的正射影的距离叫作这个点到平面的距离.2.求法一是根据定义,按照作(或找) 证 求的步骤求解;二是利用空间向量,首先求出平面的单位法向量nң0,再任意找一个从该点出发的平面的斜线段对应的向量vң,则点到平面的距离为d=|nң0㊃vң|.10。
空间向量知识点归纳总结空间向量是代数矢量的一种推广,它在三维空间中表示具有大小和方向的物理量。
在学习空间向量时,需要了解以下几个方面的内容:一、空间向量的表示1.平行四边形法则和三角形法则:空间向量可以用平行四边形法则或者三角形法则进行表示。
2.分解和合成:空间向量可以通过分解成两个或多个分量向量,或者合成两个或多个向量得到。
二、空间向量的基本运算1.加法:两个空间向量相加的结果是一个新的空间向量。
向量相加满足交换律和结合律。
2.减法:可以将减法转化为加法来处理。
即将减法转化为加上一个相反向量。
3.数乘:空间向量与一个实数相乘,结果是一个新的空间向量。
三、空间向量的数学性质1.零向量:长度为0的向量称为零向量。
零向量与其他向量的加法运算结果均为其本身。
2.负向量:与一个向量大小相等,方向相反的向量称为其负向量。
3.平行向量和共线向量:如果两个向量的方向相同或者相反,则称这两个向量平行。
如果两个向量共线,则它们是平行的特殊情况。
4.零向量的唯一性:零向量是唯一的,任何两个非零向量的和不可能是零向量。
5.向量共点的充分必要条件:三个向量共点的充分必要条件是其中两个向量的线性组合等于第三个向量。
四、空间向量的数量乘积1.内积(点积):两个向量的点积是一个实数,定义为两个向量的模的乘积与其夹角的余弦的乘积。
2.内积的性质:内积具有交换律、结合律、分配律等性质。
3.向量的模与内积之间的关系:向量的模可以通过内积来计算,即向量的模的平方等于它与自身的内积。
4.直角和斜角的判别定理:两个非零向量正交(垂直)的充分必要条件是它们的内积为零。
五、空间向量的向量乘积1.外积(叉积):两个向量的叉积是一个新的向量,其大小等于两个向量构成的平行四边形的面积,方向垂直于这个平行四边形。
2.外积的性质:外积具有反交换律和结合律,但不满足交换律和分配律。
3.向量乘积的模与夹角之间的关系:向量的模可以通过外积和向量夹角的正弦来计算。
空间向量与立体几何知识点归纳总结一.知识要点。
1. 空间向量的概念:在空间,我们把具有大小和方向的量叫做向量。
注:(1)向量一般用有向线段表示同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。
(2)向量具有平移不变性2. 空间向量的运算。
定义:与平面向量运算一样,空间向量的加法、减法与数乘运算如下(如图)。
OB OA AB a b =+=+u u u r u u u r u u u r v r ;BA OA OB a b =-=-u u u r u u u r u u u r r r ;()OP a R λλ=∈u u u r r运算律:⑴加法交换律:a b b a ϖϖϖρ+=+⑵加法结合律:)()(c b a c b a ϖϖϖϖρϖ++=++⑶数乘分配律:b a b a ϖϖϖϖλλλ+=+)(运算法则:三角形法则、平行四边形法则、平行六面体法则 3. 共线向量。
(1)如果表示空间向量的有向线段所在的直线平行或重合,那么这些向量也叫做共线向量或平行向量,a ρ平行于b ρ,记作b a ρϖ//。
(2)共线向量定理:空间任意两个向量a ρ、b ρ(b ρ≠0ρ),a ρ//b ρ存在实数λ,使a ρ=λb ρ。
(3)三点共线:A 、B 、C 三点共线<=>λ=<=>)1(=++=y x OB y OA x OC 其中(4)与a 共线的单位向量为a ±4. 共面向量(1)定义:一般地,能平移到同一平面内的向量叫做共面向量。
说明:空间任意的两向量都是共面的。
(2)共面向量定理:如果两个向量,a b r r 不共线,p r与向量,a b r r 共面的条件是存在实数,x y 使p xa yb =+r r r。
(3)四点共面:若A 、B 、C 、P 四点共面<=>AC y AB x AP +=<=>)1(=++++=z y x OC z OB y OA x OP其中5. 空间向量基本定理:如果三个向量,,a b c r r r不共面,那么对空间任一向量p r ,存在一个唯一的有序实数组,,x y z ,使p xa yb zc =++r r r r。
一.知识要点1. 空间向量的概念:在空间,我们把具有大小和方向的量叫做向量。
注:(1)向量一般用有向线段表示同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。
(2)向量具有平移不变性 2. 空间向量的运算:定义:与平面向量运算一样,空间向量的加法、减法与数乘运算如下(如图)。
b a B A OA OB +=+=;b a OB OA BA -=-=;)(R a OP ∈=λλ运算律:⑴加法交换律:a b b a +=+ ⑵加法结合律:)()(c b a c b a ++=++⑶数乘分配律:b a b a λλλ+=+)( 运算法则:三角形法则、平行四边形法则 3. 共线向量: (1)如果表示空间向量的有向线段所在的直线平行或重合,那么这些向量也叫做共线向量或平行向量,a 平行于b ,记作b a //。
(2)共线向量定理:空间任意两个向量a 、b (b ≠0 ),a //b 存在实数λ,使a =λb 。
(3)三点共线:A 、B 、C 三点共线<=>AC AB λ= <=>OB y OA x OC +=,其中1=+y x(4)与a 共线的单位向量为||a a ±4. 共面向量 : (1)定义:一般地,能平移到同一平面内的向量叫做共面向量。
说明:空间任意的两向量都是共面的。
(2)共面向量定理:如果两个向量,a b 不共线,p 与向量,a b 共面的条件是存在实数,x y 使。
b y a x p += (3)四点共面:若A 、B 、C 、P 四点共面<=>AC y AB x AP += <=>OC z OB y OA x OP ++=,其中1=++z y x5. 空间向量基本定理:如果三个向量c b a ,,不共面,那么对空间任一向量p ,存在一个唯一的有序实数组z y x ,,,使c z b y a x p ++=。
若三向量c b a ,,不共面,我们{}c b a ,,把叫做空间的一个基底,c b a ,,叫做基向量,空间任意三个不共面的向量都可以构成空间的一个基底。
空间向量高考知识点总结一、空间向量的定义与性质1. 空间向量的定义:空间中的向量是指有大小和方向的线段,可以用有向线段来表示,通常用小写字母表示。
2. 空间向量的性质:空间中的向量满足向量的相等、相反、共线和共面的性质。
3. 空间向量的运算:空间向量的加法、数量乘法、内积和叉乘等运算。
二、空间向量的坐标表示1. 空间向量的坐标表示:空间中的向量可以用坐标表示,一般用三元组表示。
2. 空间向量的坐标运算:空间向量的坐标运算包括向量相加、数量乘法和点积等运算。
三、空间向量的数量积1. 空间向量的数量积定义:两个向量的数量积又称内积,记作a·b,表示为|a||b|cosθ,其中θ为a、b之间的夹角。
2. 空间向量的数量积的性质:数量积具有对称性、分配律和数量乘法结合律等性质。
3. 空间向量的数量积的几何意义:数量积可以用来计算向量的夹角、向量的投影以及向量的长度等。
4. 空间向量的数量积的应用:数量积可以用来解决空间中的几何问题,如判断两个向量的方向、判断点的位置、计算三角形的面积等。
四、空间向量的叉积1. 空间向量的叉积定义:两个向量的叉积,记作a×b,是另一个向量c,其大小等于以a、b为邻边的平行四边形的面积,方向垂直于a和b所在的平面。
2. 空间向量的叉积的性质:叉积具有反对称性、分配律和数量乘法结合律等性质。
3. 空间向量的叉积的几何意义:叉积可以用来计算平行四边形的面积、判断向量的方向以及判断向量的共线性等。
4. 空间向量的叉积的应用:叉积可以用来计算平行四边形和平行六面体的体积、判断三角形的面积、判断四边形的面积等。
五、空间向量的应用1. 空间向量在几何中的应用:空间向量可以用来解决空间中的共线、共面、投影、距离、面积、体积等几何问题。
2. 空间向量在物理中的应用:空间向量可以用来描述力的合成、速度的方向、加速度的方向、质心的位置等物理问题。
3. 空间向量在工程中的应用:空间向量可以用来解决工程中的坐标系、平面构图、体积计算、力矩计算等问题。
空间向量知识点总结讲解一、向量的基本概念1. 向量的定义:在数学中,向量是具有大小和方向的量,通常表示为有向线段。
向量可以用坐标表示,也可以用行向量或列向量表示。
2. 向量的运算:向量的运算包括加法、数量乘法、点乘、叉乘等。
向量之间的加法和数量乘法可以直接进行,而点乘和叉乘需要通过向量的坐标或分量进行计算。
3. 向量的性质:向量具有大小和方向两个基本属性,同时还具有平行四边形法则,向量共线与共面的性质等。
二、空间向量的概念1. 空间向量的定义:在三维空间中,向量的坐标可以用三个实数表示,即(x, y, z),这就是空间向量。
空间向量通常表示为有向线段,具有大小和方向。
2. 空间向量的运算:空间向量的运算与平面向量相似,可以进行向量的加法、数量乘法、点乘、叉乘等运算。
叉乘是空间向量特有的一种运算,用来得到垂直于两向量所在平面的向量。
3. 空间向量的坐标表示:空间向量的坐标表示为(x, y, z),用来描述向量的起始点和终点在三维空间中的位置。
4. 空间向量的性质:空间向量具有大小和方向的性质,同时还具有与平面向量相似的性质,如共线、共面等。
三、空间向量的线性运算1. 空间向量的线性组合:空间向量的线性组合是指将若干个向量以一定的比例相加得到新的向量的过程。
线性组合在向量空间中有重要的应用,可以通过线性组合来表示向量的线性相关性和线性无关性。
2. 空间向量的线性相关性和线性无关性:当一组向量能够用线性组合的方式得到零向量时,这组向量就是线性相关的;当一组向量不能用线性组合的方式得到零向量时,这组向量就是线性无关的。
线性相关性和线性无关性是向量空间中的重要概念。
3. 空间向量的线性空间:线性空间是指满足一定条件的向量集合,具有向量加法、数量乘法、满足线性组合封闭性、交换性、结合律等性质。
空间向量是线性空间的一个典型例子。
四、空间向量的应用1. 空间向量在几何中的应用:在几何学中,空间向量可以用来描述点、直线、面等几何对象的位置和方向关系,还可以用来解决几何问题,如判定点、线、面的位置关系、计算距离、计算面积等。
空间向量知识点归纳总结知识要点。
1. 空间向量的概念:在空间,我们把具有大小和方向的量叫做向量。
注:(1)向量一般用有向线段表示同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。
(2)空间的两个向量可用同一平面内的两条有向线段来表示。
2. 空间向量的运算。
定义:与平面向量运算一样,空间向量的加法、减法与数乘运算如下(如图)。
OB OA AB a b =+=+;BA OA OB a b =-=-;()OP a R λλ=∈ 运算律:⑴加法交换律:a b b a +=+ ⑵加法结合律:)()(c b a c b a ++=++ ⑶数乘分配律:b a b a λλλ+=+)(3. 共线向量定理:空间任意两个向量a 、b (b ≠0 ),a //b 存在实数λ,使a =λb 。
4. 共面向量定理:如果两个向量,a b 不共线,p 与向量,a b 共面的条件是存在实数,x y 使p xa yb =+。
5. 空间向量基本定理:如果三个向量,,a b c 不共面,那么对空间任一向量p ,存在一个唯一的有序实数组,,x y z ,使p xa yb zc =++。
若三向量,,a b c 不共面,我们把{,,}a b c 叫做空间的一个基底,,,a b c 叫做基向量,空间任意三个不共面的向量都可以构成空间的一个基底。
推论:设,,,O A B C 是不共面的四点,则对空间任一点P ,都存在唯一的三个有序实数,,x y z ,使OP xOA yOB zOC =++。
6. 空间向量的直角坐标系:(1)空间直角坐标系中的坐标:在空间直角坐标系O xyz -中,对空间任一点A ,存在唯一的有序实数组(,,)x y z ,使zk yi xi OA ++=,有序实数组(,,)x y z 叫作向量A 在空间直角坐标系O xyz -中的坐标,记作(,,)A x y z ,x 叫横坐标,y 叫纵坐标,z 叫竖坐标。
(2)若空间的一个基底的三个基向量互相垂直,且长为1,这个基底叫单位正交基底,用{,,}i j k 表示。
空间向量知识点总结图一、空间向量的概念1.1 空间向量的定义空间中具有大小和方向的量称为空间向量,通常用有向线段表示。
1.2 空间向量的表示空间向量通常用坐标表示,如果空间中有两点A(X1, Y1, Z1)和B(X2, Y2, Z2),则向量AB 可以表示为AB = (X2 - X1, Y2 - Y1, Z2 - Z1)。
1.3 空间向量的运算空间向量之间可以进行加法和数量乘法运算。
1.3.1 加法两个空间向量A(x1, y1, z1)和B(x2, y2, z2)的和为A+B = (x1+x2, y1+y2, z1+z2)。
1.3.2 数量乘法一个空间向量A(x, y, z)和一个实数k的乘积为kA = (kx, ky, kz)。
二、空间向量的性质2.1 零向量的性质零向量是长度为0的向量,任何向量与零向量的和都是它自身。
2.2 相等向量的性质如果两个向量A(x1, y1, z1)和B(x2, y2, z2)的对应坐标相等,则它们是相等向量。
2.3 空间向量的线性运算性质空间向量的加法和数量乘法满足交换律、结合律和分配律。
2.4 向量共线的性质如果两个非零向量A和B共线,则存在一个非零实数k,使得A = kB。
2.5 向量共面的性质如果三个向量A、B、C共线,则它们共面。
三、空间向量的应用3.1 向量的数量积向量的数量积又称为点积,定义为A·B = |A| |B| cosθ,其中|A|和|B|分别为向量A和B的模,θ为向量A和B的夹角。
数量积的性质有交换律、分配律和数量积的几何意义。
3.2 向量的向量积向量的向量积又称为叉积,定义为A × B = |A| |B| sinθ n,其中|A|和|B|分别为向量A和B 的模,θ为向量A和B的夹角,n为垂直于A和B的单位向量。
向量积的性质有反交换律、分配律和向量积的几何意义。
3.3 应用举例空间向量在物理学、工程学和计算机图形学等领域有着广泛的应用,如力的合成、面积计算、三维坐标系中的投影等。
空间向量知识点归纳总结空间向量的基本概念及运算知识要点。
1. 空间向量的概念:在空间,我们把具有大小和方向的量叫做向量。
注:(1)向量一般用有向线段表示同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。
(2)空间的两个向量可用同一平面内的两条有向线段来表示。
2. 空间向量的运算。
定义:与平面向量运算一样,空间向量的加法、减法与数乘运算如下(如图)。
OB OA AB a b =+=+ ;BA OA OB a b =-=- ;()OP a R λλ=∈运算律:⑴加法交换律:a b b a+=+⑵加法结合律:)()(c b a c b a++=++ ⑶数乘分配律:b a b aλλλ+=+)(3. 共线向量。
(1)如果表示空间向量的有向线段所在的直线平行或重合,那么这些向量也叫做共线向量或平行向量,a 平行于b ,记作b a//。
当我们说向量a 、b 共线(或a //b )时,表示a 、b的有向线段所在的直线可能是同一直线,也可能是平行直线。
(2)共线向量定理:空间任意两个向量a 、b (b ≠0 ),a //b 存在实数λ,使a=λb 。
4. 共面向量(1)定义:一般地,能平移到同一平面内的向量叫做共面向量。
说明:空间任意的两向量都是共面的。
(2)共面向量定理:如果两个向量,a b 不共线,p 与向量,a b共面的条件是存在实数,x y 使p xa yb =+。
5. 空间向量基本定理:如果三个向量,,a b c不共面,那么对空间任一向量p ,存在一个唯一的有序实数组,,x y z ,使p xa yb zc =++。
若三向量,,a b c不共面,我们把{,,}a b c 叫做空间的一个基底,,,a b c 叫做基向量,空间任意三个不共面的向量都可以构成空间的一个基底。
推论:设,,,O A B C 是不共面的四点,则对空间任一点P ,都存在唯一的三个有序实数,,x y z ,使OP xOA yOB zOC =++ 。
6. 空间向量的直角坐标系:(1)空间直角坐标系中的坐标:在空间直角坐标系O xyz -中,对空间任一点A ,存在唯一的有序实数组(,,)x y z ,使zk yi xi OA ++=,有序实数组(,,)x y z 叫作向量A 在空间直角坐标系O xyz -中的坐标,记作(,,)A x y z ,x 叫横坐标,y 叫纵坐标,z 叫竖坐标。
(2)若空间的一个基底的三个基向量互相垂直,且长为1,这个基底叫单位正交基底,用{,,}i j k表示。
(3)空间向量的直角坐标运算律:①若123(,,)a a a a = ,123(,,)b b b b = ,则112233(,,)a b a b a b a b +=+++,112233(,,)a b a b a b a b -=--- ,123(,,)()a a a a R λλλλλ=∈, 112233a b a b a b a b ⋅=++,112233//,,()a b a b a b a b R λλλλ⇔===∈, 1122330a b a b a b a b ⊥⇔++=。
②若111(,,)A x y z ,222(,,)B x y z ,则212121(,,)AB x x y y z z =---。
一个向量在直角坐标系中的坐标等于表示这个向量的有向线段的终点的坐标减去起点的坐标。
(4)模长公式:若123(,,)a a a a = ,123(,,)b b b b =,ABCDA 1B 1C 1D 1E Fxzy则222123||a a a a a a =⋅=++ ,222123||b b b b b b =⋅=++(5)夹角公式:112233222222123123cos ||||a b a b a b a ba b a b a a a b b b ++⋅⋅==⋅++++。
(6)两点间的距离公式:若111(,,)A x y z ,222(,,)B x y z ,则2222212121||()()()AB AB x x y y z z ==-+-+- ,或222,212121()()()A B d x x y y z z =-+-+-7. 空间向量的数量积。
(1)空间向量的夹角及其表示:已知两非零向量,a b,在空间任取一点O ,作,OA a OB b == ,则AOB ∠叫做向量a 与b 的夹角,记作,a b <> ;且规定0,a b π≤<>≤ ,显然有,,a b b a <>=<>;若,2a b π<>= ,则称a 与b 互相垂直,记作:a b ⊥。
(2)向量的模:设OA a = ,则有向线段OA 的长度叫做向量a 的长度或模,记作:||a。
(3)向量的数量积:已知向量,a b ,则||||cos ,a b a b ⋅⋅<> 叫做,a b的数量积,记作a b ⋅ ,即a b ⋅= ||||cos ,a b a b ⋅⋅<>。
(4)空间向量数量积的性质:①||cos ,a e a a e ⋅=<> 。
②0a b a b ⊥⇔⋅= 。
③2||a a a =⋅。
(5)空间向量数量积运算律:①()()()a b a b a b λλλ⋅=⋅=⋅。
②a b b a ⋅=⋅ (交换律)。
③()a b c a b a c ⋅+=⋅+⋅(分配律)。
例1如图,在正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,E 、F 分别是BB 1、CD 的中点 (1)证明AD ⊥D 1F ;(2)求AE 与D 1F 所成的角;(3)证明面AED ⊥面A 1D 1F解:取D 为原点,DA 、DC 、DD 1为x 轴、y 轴、 z 轴建立直角坐标系,取正方体棱长为2, 则A (2,0,0)、A 1(2,0,2)、D 1(0,0,2)、E (2,2,1)、F (0,1,0) (1)∵DA ²1D F=(2,0,0)²(0,1,-2) =0,∴AD ⊥D 1F(2)∵AE ²1D F=(0,2,1)²(0,1,-2)=0,∴AE ⊥D 1F ,即AE 与D 1F 成90°角(3)∵DE ²1D F=(2,2,1)²(0,1,-2)=0,∴DE ⊥D 1F ∵AE ⊥D 1F ,∴D 1F ⊥面AE D ∵D 1F 面A 1D 1F ,∴面AED ⊥面A 1D 1F例2 棱长为2的正方体A 1B 1C 1D 1-ABCD 中,E 、F 分别是C 1C 和D 1A 1的中点,(1)求EF长度;(2)求<,AB EF>;3)求点A 到EF 的距离分析:一般来说,与长方体的棱或棱上的点有关的问题,建立空间直角坐标系比较方便,适当建立坐标系后,正确地写出相关点的坐标及向量然后进行运算即可得解解:以D 为原点,DA ,DC ,DD 1分别为x 轴,y 轴,z 轴建立直角坐标系,则A (2,0,0),B (2,2,0), E (0,2,1),F (1,0,2)由此可得:AB =(0,2,0),EF=(1,-2,1)=(1,0,-2),|AB |=2,|FA |=5,AB EF ⋅ = - 4,FA EF ⋅=1-2=-1,所以(1)||EF=6(2)cos<,AB EF >=||||AB EFAB EF ⋅=-36,所以<,AB EF >=π-arccos 36(3)FA 在EF 上的射影的数量FA cos<,FA FE >=||FA FE FE ⋅=61∴ A 到EF 的距离=221174||()66FA -=例3在三棱锥S —ABC 中,∠SAB =∠SAC =∠ACB =90 ,AC =2,BC =13,SB =29(1)求证:SC ⊥BC ;(2)求SC 与AB 所成角的余弦值解法一:如图,取A 为原点,AB 、AS 分别为y 、z轴建立空间直角坐标系,则有AC =2,BC =13,SB =29,ABC DA 1B 1C 1D 1EF xzyAB CSxzy得B (0,17,0)、S (0,0,23)、C (21713,174,0), ∴SC =(21713,174,-23),CB =(-21713,1713,0)(1)∵SC ²CB=0,∴SC ⊥BC(2)设SC 与AB 所成的角为α,∵AB =(0,17,0),SC ²AB =4,|SC || AB|=417, ∴cos α=1717,即为所求 解法二:(1)∵SA ⊥面ABC ,AC ⊥BC ,AC 是斜线SC 在平面ABC 内的射影,∴SC ⊥B C (2)如图,过点C 作CD ∥AB ,过点A 作AD ∥BC 交CD 于点D ,连结SD 、SC ,则∠SCD 为异面直线SC 与AB 所成的角∵四边形ABCD 是平行四边形,CD =17,SA =23,SD =22AD SA +=1312+=5,∴在△SDC 中,由余弦定理得cos ∠SCD =1717,即为所求例4如图正方体1111ABCD A B C D -中,11111114B E D F A B ==,求1BE 与1DF 所成角的余弦。
解:不妨设正方体棱长为1,建立空间直角坐标系O xyz -,则(1,1,0)B ,13(1,,1)4E ,(0,0,0)D , 11(0,,1)4F ,∴11(0,,1)4BE =- ,11(0,,1)4DF = ,∴11174BE DF == ,11111500()114416BE DF ⋅=⨯+-⨯+⨯= 。
ABCSD11151516cos ,17171744BE DF == 。
直线、平面、简单几何体空间角高考要求1掌握直线和直线、直线和平面、平面和平面所成的角的概念 2会求直线和直线、直线和平面、平面和平面所成的角 知识点归纳1.异面直线所成的角:已知两条异面直线,a b ,经过空间任一点O 作直线//,//a a b b '',,a b ''所成的角的大小与点O 的选择无关,把,a b ''所成的锐角(或直角)叫异面直线,a b 所成的角(或夹角).为了简便,点O 通常取在异面直线的一条上异面直线所成的角的范围:]2,0(π2.求异面直线所成的角的方法:(1)几何法;(2)向量法 3.直线和平面所成角(1)定义:平面的一条斜线和它在平面上的射影所成的锐角叫做这条斜线和这个平面所成的角 一直线垂直于平面,所成的角是直角一直线平行于平面或在平面内,所成角为0︒角直线和平面所成角范围: [0,2π](2)定理:斜线和平面所成角是这条斜线和平面内经过斜足的直线所成的一切角中最小的角 4.公式:平面α的斜线a 与α内一直线b 相交成θ角,且a 与α相交成ϕ1角,aθϕϕcos cos cos 21=在α上的射影c 与b 相交成ϕ2角,则有5 二面角:平面内的一条直线把平面分为两个部分,其中的每一部分叫做半平面;从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角,这条直线叫做二面角的棱,每个半平面叫做二面角的面若棱为l ,两个面分别为,αβ的二面角记为l αβ--;6.二面角的平面角:(1)过二面角的棱上的一点O 分别在两个半平面内作棱的两条垂线,OA OB ,则AOB ∠叫做二面角l αβ--的平面角(2)一个平面垂直于二面角l αβ--的棱l ,且与两半平面交线分别为,,OA OB O 为垂足,则ϕ2ϕ1cbaθPαO ABb ′ObaAOB ∠也是l αβ--的平面角说明:①二面角的平面角范围是[0,180] ;②二面角的平面角为直角时,则称为直二面角,组成直二面角的两个平面互相垂直 7.二面角的求法:⑴几何法;⑵向量法8求二面角的射影公式:SS '=θcos ,其中各个符号的含义是:S 是二面角的一个面内图形F 的面积,S '是图形F 在二面角的另一个面内的射影,θ是二面角的大小 9.三种空间角的向量法计算公式:⑴异面直线,a b 所成的角θ:cos cos ,a b θ=<>;⑵直线a 与平面α(法向量n )所成的角θ:sin cos ,a n θ=<>;⑶锐二面角θ:cos cos ,m n θ=<>,其中,m n 为两个面的法向量题型讲解例 1 直三棱柱A 1B 1C 1—ABC ,∠BCA=90°,点D 1、F 1分别是A 1B 1、A 1C 1的中点,BC=CA=CC 1,则BD 1与AF 1所成角的余弦值是( )A .1030B .21C .1530D .1015 解法一:(几何法)如图,连结D 1F 1, 则D 1F11121C B 11C BBC ∴D 1F 1BC 21设点E 为BC 中点 ∴D 1F 1 BE 1BD∴EF 1∴∠EF 1A 或补角即为所求由余弦定理可求得cos ∠EF 1A=1030.解法二:(向量法)建立如图所示的坐标系,设BC=1 则A (-1,0,0),F 1(-21,0,1), B (0,-1,0),D 1(-21,-21,1)即1AF =(21,0,1),1BD =(-21,21 ,1)ABCA 1B 1C 1D 1EF 1xzy∴cos<1AF ,1BD>=103041411411141=++⋅++-例2 正方体ABCD-EFGH 的棱长为a ,点P 在AC 上,Q 在BG 上,且AP=BQ=a, ⑴求直线PQ 与平面ABCD 所成的角的正切值; ⑵求直线PQ 与AD 所成的角 分析:(1)先作出PQ 在面ABCD 内的射影,由于面BFGC ⊥面ABCD ,作QM ⊥BC 于M ,则MP 就是QP 在面ABCD 内的射影,∠QPM 就是要求的角,也可以先求出面ABCD 的法向量QM 与QP的角,然后再求它的余角即得(2)(向量法)解:建立坐标系后,求出||||PQ AD PQ AD ⋅及,, 可由cos =θ||||PQ AD PQ AD ⋅求解, 解(1)作QM ⊥BC 于M ,连MP ,则∠QMP 就是直线PQ 与平面ABCD 所成的角则易得:QM=a 22, MP=(1-a )22∴tan ∠QPM=21MQMP=+ (2)建立空间直角坐标系如图,则Q (0,)22,22a a P ()0,22),221(a a -A (a,0,0),D(a,a,0),22((1),0,)22QP a a =-- ,AD =(0,a,0)0QP AD ⋅=∴ QP 与AD 所成的角为90°例3 已知AB=(2,2,1),AC =(4,5,3),求平面ABC 的单位法向量解:设面ABC 的法向量(,,)n x y z =,则n ⊥AB 且n ⊥AC ,即n ²AB =0,且n²AC =0,即2x +2y +z=0且4x +5y +3z=0,解得1,2,x z y z ⎧=⎪⎨⎪=-⎩∴n =z (21,-1,1),单位法向量0||n n n = =±(31,-32,32)AB C D EF GHM PQ xzy点评:一般情况下求法向量用待定系数法由于法向量没规定长度,仅规定了方向,所以有一个自由度,可把n的某个坐标设为1,再求另两个坐标平面法向量是垂直于平面的向量,故法向量的相反向量也是法向量,所以本题的单位法向量应有两解例4 如图,在底面是直角梯形的四棱锥S-ABCD 中,∠ABC=90°,SA ⊥平面ABCD ,SA=AB=BC=1,AD=21,求面SCD 与面SBA 所成的二面角的正切值分析:此题中二面角的棱没有画出,按常规解可延长BA ,CD 相交于E ,则SE 是二面角的棱,因为DA ⊥面ABS ,过点A 作SE 的垂线交SE 于F ,连结DF ,则∠ADF 就是所求二面角的平面角 若用向量法求解,就是要求两个面的法向量所成的角或补角解:如图建立空间直角坐标系,则依题意可知D ()0,0,21,C (1,1,0), S (0,0,1),可知11(,0,0)2AD n == 是面SAB 的法向量设平面SCD 的法向量2n=(x ,y ,z )1(,0,1),2SD =- 1(,1,0)2DC = 2n SD ⋅ =0,20n DC ⋅=可推出,02,02=+=-y x z x 令x=2,则有y=-1,z=1,∴2n=(2,-1,1)设所求二面角的大小为θ,则cos θ=1212||||n n n n ⋅ =2222120(1)016231()2112⨯+⨯-+⨯=++ 33sin =θ∴ , tan 22=θ例5平面ABCD ⊥平面ABEF ,ABCD 是正方形,ABEF 是矩形,且,21a AD AF ==G 是EF 的中点,(1)求证平面AGC ⊥平面BGC ;(2)求GB 与平面AGC 所成角正弦值; (3)求二面角B —AC —G 的大小解:如图,以A 为原点建立直角坐标系, 则A (0,0,0),B (0,2a ,0),C (0,2a ,2a ),G (a ,a ,0),F (a ,0,0)(1)证明:(,,0),(0,2,2)AG a a AC a a ==,(,,0),(0,0,2)BG a a BC a =-=, 设平面AGC 的法向量为111(,,1)n x y =,A B C D Sy zx A BCDEFGxzy1111111010(1,1,1)22010ax ay x AG n n ay a y AC n ⎧+==⋅=⎧⎧⎪⇒⇒⇒=-⎨⎨⎨+==-⋅=⎩⎩⎪⎩设平面BGC 的法向量为222(1,,)n y z =,2222222001(1,1,0)2010BG n a ay y n az z BC n ⎧⋅=-==⎧⎧⎪⇒⇒⇒=⎨⎨⎨==-⋅=⎩⎩⎪⎩∴120n n ⋅= 即 12n n ⊥∴平面AGC ⊥平面BGC ;(2)由⑴知平面AGC 的法向量为1(1,1,1)n =-(,,0),(0,0,2)BG a a BC a =-=,∴ ||26sin 3||||23BG n a BG n a θ⋅===⋅⋅ (3)因1(1,1,1)n =-是平面AGC 的法向量,又AF ⊥平面ABCD ,平面ABCD 的法向量(,0,0)AF a = , 得11||3|cos |,3||||3n AF a n AF aθ⋅===⋅∴二面角B —AC —G 的大小为3arccos .3。