空间角及其计算
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空间角总结什么是空间角?空间角是几何学中的一个重要概念,用来描述两个向量之间的夹角。
空间角通常用希腊字母θ(theta)表示,其单位是弧度(rad)。
空间角的概念可以扩展到三维空间中,帮助我们描述物体之间的方向关系和位置关系。
空间角的特征空间角具有以下几个重要特征:1.空间角是无向角:空间角没有方向之分,只关注两个向量之间夹角的大小,与向量的起点和终点无关。
2.空间角的大小范围:空间角的取值范围是0到π(也就是0到180度)。
3.水平角和垂直角:当两个向量在同一平面内,夹角为水平角;当两个向量互相垂直,夹角为垂直角。
4.空间角的计算方法:可以使用余弦定理或向量的点积来计算空间角的大小。
空间角的计算方法余弦定理余弦定理是计算空间角的常用方法之一。
设有两个向量A和B,它们之间的夹角θ满足以下关系:cos(θ) = (A·B) / (|A| * |B|)其中,A·B表示向量A和向量B的点积,|A|和|B|表示向量A和向量B的模。
通过余弦定理,我们可以根据向量的数值计算出它们之间的夹角。
向量的点积另一种计算空间角的方法是使用向量的点积。
向量A·B的点积可以通过以下公式计算得到:A·B = |A| * |B| * cos(θ)其中,θ表示向量A和向量B的夹角。
通过这个公式,我们可以根据两个向量的点积来计算它们之间的夹角。
球面角与立体角除了空间角之外,还有两个相关概念:球面角和立体角。
球面角球面角是指由球心发出的射线与球面上两个端点所夹的角。
球面角的单位是球面度(sr),1球面度是球面上的一个单位面积所占的立体角。
球面角可以通过球面面积和球半径来计算。
立体角立体角用来描述三维空间中的角度,是由空间中一点发出的射线与空间中的两个向量所夹的角。
立体角的单位是立体度(steradian,sr),1立体度表示空间中的一个单位面积所占的立体角。
立体角可以通过空间角和距离来计算。
核心考点四 空间角及空间距离的计算方向一:点到平面的距离解法突破:求点到平面的距离的常见方法有:(1)定义法:直接作出点到平面的垂线,垂线段的长度就是点到平面的距离(2)转化法:利用等体积法或者线面平行的位置关系进行转化例1、如图所示,在三棱锥ABC P -中,AB BP AP ACB BC AC ===∠==,90,20,AC PC ⊥,求点C 到平面APB 的距离。
变式1、如图所示,正三棱柱111C B A ABC -的所有棱长都为2,D 为1CC 中点,求点C 到平面BD A 1的距离。
⊥OA 底面ABCD ,2=OA ,求点B 到平面OCD 的距离。
例2、如图所示,三棱柱111C B A ABC -中,21====AA AB CB CA ,61=C A ,0160=∠BAA ,求三棱柱111C B A ABC -的体积。
已知6,2===PA PD PB ,若E 为PA 的中点,求三棱锥BCE P -的体积。
变式2、如图所示,在四棱锥ABCD P -中,⊥PA 底面ABCD ,底面ABCD 为正方形,F 为AB 上一点,该四棱锥的侧(左)视图如图所示,求四面体BFC P -的体积。
变式3、如图1所示,在边长为1的等边三角形ABC 中,E D ,分别是AC AB ,上的点,且32==AE AD ,F 是BC 的中点,AF 与DE 交于点G ,将ABF ∆沿AF 折起,得到如图2所示的三棱锥BCF A -,其中22=BC ,求三棱锥DEG F -的体积。
方向二:空间角计算(1)异面直线所成的角解法突破:通过“平移法”将异面直线所成的角转化为共面相交的两直线的夹角来完成,即异面成角问题转化为共面相交成角问题,这是解决异面直线所成角问题的基本思路和方法,其中平移法又包括中位线平移法、选点平移法、补形(体)平移法等具体方法,同时要注意两条一面直线所成的角的范围是]2,0(π。
例3、如图所示,在棱长为2的正方体1111D C B A ABCD -中,点O 是底面ABCD 的中心,F E ,分别是AD CC ,1的中点,求异面直线OE 和1FD 所成角的余弦值。
第65讲 空间的角及计算【考点解读】了解空间三种角的概念,并会求三种角的大小.【知识扫描】1、异面直线,a b 所成的角:范围(0,]2π ① 平移法:过空间上一点(注意取图形中的特殊点)作1//a a 、1//b b ,则1a 与1b 所成的锐角或直角就是异面直线,a b 所成的角;(书写时要分三步:作— 指— 求) ② 证明a b ⊥,则a 与b 的夹角为2π; ③ 向量法:求a < ,b >([0,]π∈),再确定异面直线a 与b 所成的角((0,2πα∈)。
2、直线与平面所成的角:范围[0,)π① 定义法:找出直线PA 在平面α内的射影AO (射影AO 怎么找),则锐角PAO ∠就是直线PA 与平面α所成的角;(书写时要分三步:作— 证— 求) ② 证明a α⊥(或//a α),则直线a 与平面α所成的角2π(或0); ③ 向量法:求a 与α的法向量n 所成的角,a n <> ,则直线a 与平面α所成的角θ为,2a n π-<>或,2a n π<>- ,总之有||sin |cos ,|||||a n a n a n θ⋅=<>=⨯。
3、二面角① 直接法:直接作出二面角AB αβ--的平面角(书写时要分三步:作—证— 求);② 向量法:设平面α的法向量1n 与平面β的法向量2n所成的角为θ,则所求的二面角为θ或πθ-(要依图形确定是取θ,还是取θπ-)。
【考计点拨】牛刀小试:1.在正三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,若AB=2,A A 1=1,则点A 到平面A 1BC 的距离为(B )A .43B .23 C .433 D .32.在正三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,若AB=2BB 1,则AB 1与C 1B 所成的角的大小为 (B )A.60ºB. 90ºC.105ºD. 75º3.正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,E 、F 分别是AA 1与CC 1的中点,则直线ED 与D 1F 所成角的大小是(A)A .15B 。