2.用空间向量求二面角的大小 如果 n1,n2 分别是平面 α1,α2 的一个法向量,设 α1 与 α2 所成角的 大小为 θ.则 θ=〈n1,n2〉或 θ=π-〈n1,n2〉,sin θ=_s_in_〈__n_1_,__n_2_〉.
【初试身手】
1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)二面角的范围是0,π2.(
则nn11··AA→→BE1==00,,
x1+z1=0, 即x1+12y1=0,
令 y1=2,则 x1=-1,z1=1,所以 n1=(-1,2,1). 设平面 AD1F 的法向量为 n2=(x2,y2,z2),
则nn22··AA→→DF=1=00,,
y2+z2=0, 即12x2+y2=0.
令 x2=2,则 y2=-1,z2=1.所以 n2=(2,-1,1).
【合作探究】
类型一 用定义法求二面角 【例 1】 如图,设 AB 为圆锥 PO 的底面直径,PA 为母线,点 C 在底面圆周上,若△PAB 是边长为 2 的正三角形,且 CO⊥AB, 求二面角 P-AC-B 的正弦值.
[解] 如图,取 AC 的中点 D,连接 OD,PD, ∵PO⊥底面,∴PO⊥AC, ∵OA=OC,D 为 AC 的中点, ∴OD⊥AC,又 PO∩OD=O, ∴AC⊥平面 POD,则 AC⊥PD, ∴∠PDO 为二面角 P-AC-B 的平面角.
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[如图,建立空间直角坐标系,设正方体的棱长为 1,
则 D(0,0,0),B(1,1,0),A1(1,0,1),D→A1=(1,0,1),D→B=(1,1,0).
设 n=(x,y,z)是平面 A1BD 的一个法向量, 则nn··DD→→BA1==00,, 即xx++zy==00,, 令 x=1,则 y=-1,z=-1,∴n=(1,-1,-1). 同理,求得平面 BC1D 的一个法向量 m=(1,-1,1), 则 cos〈m,n〉=|mm|·|nn|=13, 所以二面角 A1-BD-C1 的余弦值为13.]