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二面角求法总结一、定义法：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, 这两个半平面叫做二面角的面，在棱上取点，分别在两面内引两条射线与棱垂直，这两条垂线所成的角的大小就是二面角的平面角。
例1:（全国卷Ⅰ理）如图，四棱锥S ABCD -中，底面ABCD 为矩形，SD ⊥底面ABCD ，2AD =，2DC SD ==，点M 在侧棱SC 上，ABM ∠=60°（I ）证明：M 在侧棱SC 的中点（II ）求二面角S AM B --的大小。
练习1:（山东）如图，已知四棱锥P -ABCD ，底面ABCD 为菱形，PA ⊥平面ABCD ，60ABC ∠=︒,E ，F 分别是BC , PC 的中点. （Ⅰ）证明：AE ⊥PD ;（Ⅱ）若H 为PD 上的动点，EH 与平面PAD 所成最大角的正切值为62，求二面角E —AF —C 的余弦值.二、三垂线法FG三垂线定理：在平面内的一条直线，如果和这个平面的一条斜线的射影垂直，那么它也和这条斜线垂直．通常当点P在一个半平面上则通常用三垂线定理法求二面角的大小。
例2．(山东卷理)如图，在直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中，底面ABCD为等腰梯形，AB//CD，AB=4, BC=CD=2, AA1=2, E、E1、F分别是棱AD、AA1、AB的中点。
（1）证明：直线EE1//平面FCC1；（2）求二面角B-FC1-C的余弦值。
练习2（天津）如图，在四棱锥ABCDP-中，底面ABCD是矩形．已知60,22,2,2,3=∠====PABPDPAADAB．（Ⅰ）证明⊥AD平面PAB；（Ⅱ）求异面直线PC与AD所成的角的大小；（Ⅲ）求二面角ABDP--的大小．三．补棱法本法是针对在解构成二面角的两个半平面没有明确交线的求二面角题目时，要将两平面的图形补充完整，使之有明确的交线（称为补棱），然后借助前述的定义法与三垂线法解题。
即当二平面没有明确的交线时，一般用补棱法解决例3（湖南）如图所示，四棱锥P -ABCD 的底面ABCD 是边长为1的菱形，∠BCD ＝60°，E 是CD 的中点，PA ⊥底面ABCD ，PA ＝2. （Ⅰ）证明：平面PBE ⊥平面PAB ;（Ⅱ）求平面PAD 和平面PBE 所成二面角（锐角）的大小.练习3-1:已知斜三棱柱ABC —A 1B 1C 1的棱长都是a ，侧棱与底面成600的角，侧面BCC 1B 1⊥底面ABC 。
二面角大小的求法二面角的类型和求法可用框图展现如下：一、定义法：直接在二面角的棱上取一点（特殊点），分别在两个半平面内作棱的垂线，得出平面角，用定义法时，要认真观察图形的特性；例、如图,已知二面角α-а-β等于120°,PA⊥α,A∈α,PB⊥β,B∈β. 求∠APB的大小.PA=AB=a，求二面角B-PC-D的大小。
二、三垂线定理法：已知二面角其中一个面内一点到一个面的垂线，用三垂线定理或逆定理作出二面角的平面角；例、在四棱锥P-ABCD 中，ABCD 是平行四边形，PA ⊥平面ABCD ，PA=AB=a ，∠ABC=30°，求二面角P-BC-A 的大小。
例、(2003北京春)如图,ABCD-A 1B 1C 1D 1是长方体,侧棱AA 1长为1,底面为正方体且边长为2,E 是棱BC 的中点,求面C 1DE 与面CDE 所成二面角的正切值.ABCDA 1B 1C 1D 1EO例、ΔABC中，∠A=90°，AB=4，AC=3，平面ABC外一点P在平面ABC内的射影是AB中点M，二面角P—AC—B的大小为45°。
求（1）二面角P—BC—A的大小；（2）二面角C—PB—A的大小例、(2006年陕西试题)如图4，平面α⊥平面β，α∩β=l，A∈α，B∈β，点A在直线l上的射影为A1，点B在l的射影为B1，已知AB=2，AA1=1，BB1=2，求：二面角A1－AB－B1的大小.图4 B1AαβA1B LE F三、垂面法：已知二面角内一点到两个面的垂线时，过两垂线作平面与两个半平面的交线所成的角即为平面角，由此可知，二面角的平面角所在的平面与棱垂直；例、空间的点P 到二面角βα--l 的面α、β及棱l 的距离分别为4、3、3392，求二面角βα--l 的大小.四、射影法：（面积法）利用面积射影公式S 射＝S 原cos θ,其中θ为平面角的大小，此方法不必在图形中画出平面角；例、在四棱锥P-ABCD 中，ABCD 为正方形，PA⊥平面ABCD ，PA ＝AB ＝a ，求平面PBA 与平面PDC 所成二面角的大小。
v1.0 可编辑可修改五法求二面角一、 定义法：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, 这两个半平面叫做二面角的面，在棱上取点，分别在两面内引两条射线与棱垂直，这两条垂线所成的角的大小就是二面角的平面角。
例1如图，四棱锥S ABCD -中，底面ABCD 为矩形，SD ⊥底面ABCD ，2AD =2DC SD ==，点M 在侧棱SC 上，ABM ∠=60°（I ）证明：M 在侧棱SC 的中点 （II ）求二面角S AMB --的大小。
练习1如图，已知四棱锥P -ABCD ，底面ABCD 为菱形，PA ⊥平面ABCD ，60ABC∠=︒,E ，F 分别是BC , PC 的中点.（Ⅰ）证明：AE ⊥PD ; （Ⅱ）若H 为PD 上的动点，EH 与平面PAD 所成最大角的正切值为62，求二面角E —AF —C 的余弦值.二、三垂线法三垂线定理：在平面内的一条直线，如果和这个平面的一条斜线的射影垂直，那么它也和这条斜线垂直．通常当点P 在一个半平面上则通常用三垂线定理法求二面角的大小。
例2． 如图，在直四棱柱ABCD-A 1B 1C 1D 1中，底面ABCD 为等腰梯形，AB111111ABCD P -ABCD60,22,2,2,3=∠====PAB PD PA AD AB ⊥AD PABPC AD A BD P -- （Ⅰ）证明：平面PBE ⊥平面PAB ;（Ⅱ）求平面PAD 和平面PBE 所成二面角（锐角）的大小.练习3已知斜三棱柱ABC —A 1B 1C 1的棱长都是a ，侧棱与底面成600的角，侧面BCC 1B 1⊥底面ABC 。
（1）求证：AC 1⊥BC ；（2）求平面AB 1C 1与平面 ABC 所成的二面角（锐角）的大小。
四、射影面积法（coss S射影）凡二面角的图形中含有可求原图形面积和该图形在另一个半平面上的射影图形面积的都可利用射影面积公式（cos 斜射S S =θ）求出二面角的大小。
二面角求法归纳18题，通常是立体几何（12-14分），本题考查空间线面平行、线面垂直、面面垂直的判断与证明，考查二面角的求法以及利用向量知识解决几何问题的能力，同时考查空间想象能力、推理论证能力和运算能力。
以下是求二面角的五种方法总结，及题形归纳。
定义法：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, 这两个半平面叫做二面角的面，在棱上取点，分别在两面内引两条射线与棱垂直，这两条垂线所成的角的大小就是二面角的平面角。
本定义为解题提供了添辅助线的一种规律。
如例1中从二面角S —AM —B 中半平面ABM 上的一已知点（B ）向棱AM 作垂线，得垂足（F ）；在另一半平面ASM 内过该垂足（F ）作棱AM 的垂线（如GF ），这两条垂线（BF 、GF ）便形成该二面角的一个平面角，再在该平面角内建立一个可解三角形，然后借助直角三角函数、正弦定理与余弦定理解题。
例1（2009全国卷Ⅰ理）如图，四棱锥S ABCD -中，底面ABCD 为矩形，SD ⊥底面ABCD ，2AD =2DC SD ==，点M 在侧棱SC 上，ABM ∠=60°（I ）证明：M 在侧棱SC 的中点 （II ）求二面角S AM B --的大小。
证（I ）略解（II ）：利用二面角的定义。
在等边三角形ABM 中过点B作BF AM ⊥交AM 于点F ，则点F 为AM 的中点，过F 点在平面ASM 内作GF AM ⊥，GF 交AS 于G ，连结AC ，∵△ADC ≌△ADS ，∴AS-AC ，且M 是SC 的中点， ∴AM ⊥SC ， GF ⊥AM ，∴GF ∥AS ，又∵F 为AM 的中点，∴GF 是△AMS 的中位线，点G 是AS 的中点。
则GFB ∠即为所求二面角. ∵2=SM ，则22=GF ，又∵6==AC SA ，∴2=AM ∵2==AB AM ，060=∠ABM ∴△ABM 是等边三角形，∴3=BF在△GAB 中，26=AG ，2=AB ，090=∠GAB ，∴211423=+=BG 366232222113212cos 222-=-=⨯⨯-+=⋅-+=∠FB GF BG FB GF BFG FGFG∴二面角S AM B --的大小为)36arccos(-例2. （2010全国I 理，19题，12分）如图，四棱锥S-ABCD 中，SD ⊥底面ABCD ，AB//DC ，AD ⊥DC ，AB=AD=1，DC=SD=2，E 为棱SB 上的一点，平面EDC ⊥平面SBC . （Ⅰ）证明：SE=2EB ；（Ⅱ）求二面角A-DE-C 的大小 . (Ⅱ) 由225,1,2,,SA SD AD AB SE EB AB SA =+===⊥知22121,AD=133AE SA AB ⎛⎫⎛⎫=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭又.故ADE ∆为等腰三角形.取ED 中点F,连接AF,则226,3AF DE AF AD DF ⊥=-=. 连接FG ，则//,FG EC FG DE ⊥.所以，AFG ∠是二面角A DE C --的平面角. 连接AG,A G=2,2263FG DG DF =-=, 2221cos 22AF FG AG AFG AF FG +-∠==-,所以，二面角A DE C --的大小为120°.例3（2010浙江省理，20题，15分）如图， 在矩形ABCD 中，点,E F 分别 在线段,AB AD 上，243AE EB AF FD ====.沿直线EF 将 AEF 翻折成'A EF ，使平面'A EF BEF ⊥平面.（Ⅰ）求二面角'A FD C --的余弦值；（Ⅱ）点,M N 分别在线段,FD BC 上，若沿直线MN 将四边形MNCD 向上翻折，使C 与'A 重合，求线段FM 的长.练习（2008山东）如图，已知四棱锥P-ABCD，底面ABCD为菱形，P A⊥平面ABCD，60ABC∠=︒,E，F分别是BC, PC的中点.（Ⅰ）证明：AE⊥PD;（Ⅱ）若H为PD上的动点，EH与平面P AD所成最大角的正切值为62，求二面角E—AF—C的余弦值.分析：第1题容易发现，可通过证AE⊥AD后推出AE⊥平面APD，使命题获证，而第2题，则首先必须在找到最大角正切值有关的线段计算出各线段的长度之后，考虑到运用在二面角的棱AF上找到可计算二面角的平面角的顶点S，和两边SE与SC，进而计算二面角的余弦值。
种 方 法 求面 角 及 练定义法:角的棱，这两个半平面叫做二面角的面，在棱上取点，分别在两面内引两条射线与 棱垂直，这两条垂线所成的角的大小就是二面角的平面角。
从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角,这条直线叫做二面本定义为解题提供了添辅助线的一种规律。
如例1中从二面角s — AM — B 中半平面ABM 上的一已知点（B ）向棱AM 作垂线，得垂足 （F ）;在另一半平面ASM 内过该 垂足（F ）作棱AM 的垂线（如GF ），这两条垂线（ BF GF ）便形成该二面角的一个 平面角，再在该平面角内建立一个可解三角形，然 借助直角三角函数、正弦定理与余弦定理解题。
例1 （2009全国卷I 理）如图，四棱锥S ABCD 中, 面ABCD 为矩形，SD 底面ABCD , AD 2DC SD 2，点 M 在侧棱 SC 上,ABM =60°（I ）证明：M 在侧棱SC 的中点（II ）求二面角S AM B 的大小。
证（I ）略解（II ）:利用二面角的定义。
在等边三角形ABM 中过点B 作BF AM 交AM 于点F ，则点F 为AM 的中点，过F 点在平面ASM 内作GF连结 AC, •••△ AD3AADS 二 AS-AC,且 M 是 SC 的中点, ••• AML SC, GF 丄 AM ，二 GF// AS,又：F 为 AM 的中点，••• 6尸是厶AMS 勺中位线，点G 是AS 的中点。
贝V GFB 即为所求二面角AS 于 G,••• SM 2，则 GF ，又 T SA AC .6，二 AM 2 2大角的正切值为 —，求二面角E — AF — C 的余弦值.2分析：第1题容易发现，可通过证 AE 丄AD 后推出AE !平面APD 使命题获证，而 第2题，则首先必须在找到最大角正切值有关的线段计算出各线段的长度之后，考 虑到运用在二面角的棱 AF 上找到可计算二面角的平面角的顶点S,和两边SE 与SC,J -------进而计算二面角的余弦值。
五法求二面角一、 定义法：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, 这两个半平面叫做二面角的面，在棱上取点，分别在两面内引两条射线与棱垂直，这两条垂线所成的角的大小就是二面角的平面角。
例1如图，四棱锥SABCD -中，底面ABCD 为矩形，SD ⊥底面ABCD，AD =2DC SD ==，点M 在侧棱SC 上，ABM ∠=60°（I ）证明：M 在侧棱SC 的中点；（II ）求二面角SAM B --的大小。
证明：作ME∥CD 交SD 于点E ，则ME∥AB，ME⊥平面SAD ，连结AE ，则四边形ABME 为直角梯形，作MF⊥AB，垂足为F ，则AFME 为矩形， 设ME=x ，则SE=x ，，MF=AE=，FB=2-x ，由MF=FB·tan 60°，得，解得x=1，即ME=1，从而，所以M 为侧棱SC 的中点。
(Ⅱ)解：MB==2，又∠ABM=60°，AB=2，所以△ABM 为等边三角形． 又由(Ⅰ)知M 为SC 中点，，故，取AM 中点G ，连结BG ，取SA 中点H ，连结GH ， 则BG⊥AM，GH⊥AM，由此知∠BGH 为二面角S-AM-B 的平面角， 连结BH ，在△BGH 中，，BH=，所以，，所以，二面角S-AM-B 的大小为arccos。
练习1如图，已知四棱锥P -ABCD ，底面ABCD 为菱形，P A ⊥平面ABCD ，60ABC∠=︒,E ，F 分别是BC , PC 的中点.（Ⅰ）证明：AE ⊥PD ; （Ⅱ）若H 为PD 上的动点，EH 与平面P AD所成最大角的正切值为2E —AF —C 的余弦值. （2）.设AB=2则AE=√3∵AE ⊥面PAD ∴∠EHA 就是EH 与面PAD 所成的角当∠EHA 最大时,EH ⊥PD 则AH ⊥PD tan ∠EHA=AE/AH=√6/2 AH=√2 AD=2 ∴PA=2=AC ∴AF=√2 CF ⊥AF ∵PA ⊥面ABC ∴面PAC ⊥面ABCFG作EG ⊥AC 则EG ⊥面PAC 作GM ⊥AF 于M,连EM 则∠EMG 为二面角E-AF-C 的平面角或其补角EG=AE/2=√3/2,AG=√3·EG=3/2 GM=3√2/4 EF=PB/2=√2EM=√30/4(也可以在△AEF 中利用面积可以求得) cos ∠EMG=GM/EM=3√10/10二、三垂线法三垂线定理：在平面内的一条直线，如果和这个平面的一条斜线的射影垂直，那么它也和这条斜线垂直．通常当点P 在一个半平面上则通常用三垂线定理法求二面角的大小。
立体几何二面角大小的求法二面角的类型和求法可用框图展现如下：一、定义法：直接在二面角的棱上取一点（特殊点），分别在两个半平面内作棱的垂线，得出平面角，用定义法时，要认真观察图形的特性； 例、 如图,已知二面角α-а-β等于120°,PA ⊥α,A ∈α,PB ⊥β,B ∈β. 求∠APB 的大小.例、在四棱锥P-ABCD 中，ABCD 是正方形，PA⊥平面ABCD ，PA=AB=a ，求二面角B-PC-D 的大小。
jA BCDPHPOBA二、三垂线定理法：已知二面角其中一个面内一点到一个面的垂线，用三垂线定理或逆定理作出二面角的平面角；例、在四棱锥P-ABCD 中，ABCD 是平行四边形，PA⊥平面ABCD ，PA=AB=a ，∠ABC=30°，求二面角P-BC-A 的大小。
例、(2003北京春)如图,ABCD-A 1B 1C 1D 1是长方体,侧棱AA 1长为1,底面为正方体且边长为2,E 是棱BC 的中点,求面C 1DE 与面CDE 所成二面角的正切值.ABCDA 1B 1C 1D 1EO例、ΔABC 中，∠A=90°，AB=4，AC=3，平面ABC 外一点P 在平面ABC 内的射影是AB 中点M ，二面角P —AC—B 的大小为45°。
求（1）二面角P —BC —A 的大小；（2）二面角C —PB —A 的大小例、(2006年陕西试题)如图4，平面α⊥平面β，α∩β=l ，A ∈α，B ∈β，点A 在直线l 上的射影为A 1，点B 在l 的射影为B 1，已知AB=2，AA 1=1，BB 1=2，求：二面角A 1－AB －B 1的大小.B 1AαA 1 LE F三、垂面法：已知二面角内一点到两个面的垂线时，过两垂线作平面与两个半平面的交线所成的角即为平面角，由此可知，二面角的平面角所在的平面与棱垂直；例、空间的点P 到二面角βα--l 的面α、β及棱l 的距离分别为4、3、3392，求二面角βα--l 的大小.四、射影法：（面积法）利用面积射影公式S 射＝S 原cos θ,其中θ为平面角的大小，此方法不必在图形中画出平面角；例、在四棱锥P-ABCD 中，ABCD 为正方形，PA⊥平面ABCD ，PA ＝AB ＝a ，求平面PBA 与平面PβαlCBA例、如图，设M为正方体ABCD-A1B1C1D1的棱CC1的中点，求平面BMD1与底面ABCD所成的二面角的大小。
典型例题：方法一：定义法1.已知 AOB角，求二面角 900，过点O 引 AOB 所在平面的斜线 A OC B 的大小。
OC 与 OA , OB 分别成 45° ,60°二面角二面角的平面角的定义： 以二面角的棱上任意一点为端点，在两个面分别作垂直于棱的 两条射线，这两条射线所成的角叫做二面角的平面角二面角的平面角的特点： ① 顶点在棱上；② 两条边分别在两个平面； ③ 与棱都垂直。
二面角的平面角的围： 0°,180°2 . D 是 ABC 所在平面外一点，连接AD,BD,CD,AB . 2a ,AC BC AD BD CD a ，则二面角 A CD B 的余弦值是 _______________________________ .3.如图，正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中，E 为棱CC i 的中点，那么截面A i BD 和截面EBD1.定义法（或垂面法）2•三垂线法3.射影面积法C所成的二面角为 ________________4•在 ABC 中，AB BC,SA 平面ABC ,DE 垂直平分SC ,且分别交AC,SC 于D,E ,又SA AB, SB BC ，求二面角E BD C 的大小。
5.如图，正方体ABCD A i B i C i D i 的棱长为1，P 是AD 的中点，求二面角A BD i P的大小。
6.如图，已知点P 为正方体ABCD A i B i C i D i 的棱A i B i 的中点，求二面角P AC D i的余弦值。
ABD 向上折起，使点A&如图，矩形ABCD 中，AB 6,BC 23，沿对角线BD 将 移至点P ，且P 在平面BCD 的射影0在DC 上。
1（1 ）求二面角P DB C 的平面角的余弦值。
（一）3J2（2）求直线DC 与平面PBD 所成角的正弦值。
（鼻）3方法二：三垂线法：7•如图所示，平面 ABC 平面ABD, ACB 90°,CA CB,面角C BD A 的平面角的正切角为ABD 是正三角形，则二 2 3、 --- ） 3 CB大小。
二面角大小的求法（例题）二而角的类型和求法可用框图展现如下:一、定义法：直接在二面角的棱上取一点（特殊点），分别在两个半平面作棱的垂线，得出平面角，用定义法时，要认真观察图形的特性；例、如图，己知二面角a-a-B等于120° ,PA丄a ,Ae a ,PB丄P,Be P.求ZAPB的大小.做OB丄交线，交于点O,连接OAPB丄平面0/. PB丄交线同理PA丄交线X ••• OB丄交线/.交线丄面PAOB/.交线丄OA即可得ZAOB为面的二面角，ZAOB=120°所以ZAPB=60°例、在四棱锥P-ABCD中，ABCD是正方形，PA丄平面A BCD, PA=AB=a,求二而角B-PC-D的大小。
提示：“AB三A PCD,而且是直角三角形二、三垂线定理法:己知二而角其中一个面一点到一个面的垂线，用三垂线定理或逆定理作出二而角的平而角；例、在四棱锥P-ABCD中，ABCD是平行四边形，PA丄平面ABCD, PA=AB=a, ZABC=30°,求二而角P-BC-A 的tag 大小。
过A做AH丄BC,交BC 于H,连接PH"A丄面ABCD/. PA 丄AB, PA 丄BC/. BC丄面PHA/. ZPHA为二面角在A ABH中ZABH=30°, AB=aAH=a/2tagZPHA = 2例：如图,ABCD-AbCD是长方体，侧棱AAi长为1,底而为正方体且边长为2, E是棱BC的中点，求面GDE与而CDE所成二而角的正切值.提示：CO丄DE,而且是长方体！！！A B例、A ABC 中，ZA=90° , AB二4, AC二3,平面ABC 外一点P 在平而ABC的射影是AB中点M,二面角P—AC—B的大小为45°。
求（1）二面角P—BC—A的大小；（2）二而角C—PB—A的大小提示:角PAB是二面角,找到每个面的直角！！!射影，那么PM为面ABC的垂线！例、如图4,平而Q丄平而0, a C p =1, AG Q, BG0，点A在直线/上的射影为九，点B在/的射影为B|,己知AB=2, AA,=1, BBi=V2,求：二面角A] — AB —Bi的大小.四、射影法：（面积法）利用面积射影公式s ^=s原cose,其中&为平面角的大小，此方法不必在图形中画出平而角；例、在四棱锥P-ABCD中，ABCD为正方形，PA丄平面ABCD, PA=AB = a,求平面PBA与平面PDC所成二面角的大小。
五法求二面角一、 定义法：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, 这两个半平面叫做二面角的面，在棱上取点，分别在两面内引两条射线与棱垂直，这两条垂线所成的角的大小就是二面角的平面角。
本定义为解题提供了添辅助线的一种规律。
如例1中从二面角S —AM —B 中半平面ABM 上的一已知点（B ）向棱AM 作垂线，得垂足（F ）；在另一半平面ASM 内过该垂足（F ）作棱AM 的垂线（如GF ），这两条垂线（BF 、GF ）便形成该二面角的一个平面角，再在该平面角内建立一个可解三角形，然后借助直角三角函数、正弦定理与余弦定理解题。
例1如图，四棱锥S ABCD -中，底面ABCD 为矩形，SD ⊥底面ABCD，AD 2DC SD ==，点M 在侧棱SC 上，ABM ∠=60°（I ）证明：M 在侧棱SC 的中点 （II ）求二面角S AM B --的大小。
证（I ）略解（II ）：利用二面角的定义。
在等边三角形ABM 中过点B 作BF AM ⊥交AM 于点F ，则点F 为AM 的中点，过F 点在平面ASM 内作GF AM ⊥，GF 交AS 于G ，连结AC ，∵△ADC ≌△ADS ，∴AS-AC ，且M 是SC 的中点， ∴AM ⊥SC ， GF ⊥AM ，∴GF ∥AS ，又∵F 为AM 的中点，∴GF 是△AMS 的中位线，点G 是AS 的中点。
则GFB ∠即为所求二面角. ∵2=SM ，则22=GF ，又∵6==AC SA ，∴2=AM ∵2==AB AM ，060=∠ABM ∴△ABM 是等边三角形，∴3=BF在△GAB 中，26=AG ，2=AB ，090=∠GAB ，∴211423=+=BG 366232222113212cos 222-=-=⨯⨯-+=⋅-+=∠FB GF BG FB GF BFG ∴二面角S AM B --的大小为)36arccos(-FGFG练习1如图，已知四棱锥P -ABCD ，底面ABCD 为菱形，P A ⊥平面ABCD ，60ABC ∠=︒,E ，F 分别是BC , PC 的中点. （Ⅰ）证明：AE ⊥PD ;（Ⅱ）若H 为PD 上的动点，EH 与平面P AD 所成最大角的正切值为2E —AF —C 的余弦值. 分析：第1题容易发现，可通过证AE ⊥AD 后推出AE ⊥平面APD ，使命题获证，而第2题，则首先必须在找到最大角正切值有关的线段计算出各线段的长度之后，考虑到运用在二面角的棱AF 上找到可计算二面角的平面角的顶点S ，和两边SE 与SC ，进而计算二面角的余弦值。
五种方法法求二面角及限时练习公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-五种方法求二面角及练习题一、 定义法：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, 这两个半平面叫做二面角的面，在棱上取点，分别在两面内引两条射线与棱垂直，这两条垂线所成的角的大小就是二面角的平面角。
本定义为解题提供了添辅助线的一种规律。
如例1中从二面角S —AM —B 中半平面ABM 上的一已知点（B ）向棱AM 作垂线，得垂足（F ）；在另一半平面ASM 内过该垂足（F ）作棱AM 的垂线（如GF ），这两条垂线（BF 、GF ）便形成该二面角的一个平面角，再在该平面角内建立一个可解三角形，然后借助直角三角函数、正弦定理与余弦定理解题。
例1（2009全国卷Ⅰ理）如图，四棱锥S ABCD -中，底面ABCD 为矩形，SD ⊥底面ABCD ，2AD =2DC SD ==，点M 在侧棱SC 上，ABM ∠=60°（I ）证明：M 在侧棱SC 的中点 （II ）求二面角S AM B --的大小。
证（I ）略解（II ）：利用二面角的定义。
在等边三角形ABM 中过点B 作BF AM ⊥交AM 于点F ，则点F 为AM 的中点，过F 点在平面ASM 内作GF AM ⊥，GF 交AS 于G ，连结AC ，∵△ADC ≌△ADS ，∴AS-AC ，且M 是SC 的中点， ∴AM ⊥SC ， GF ⊥AM ，∴GF ∥AS ，又∵F 为AM 的中点，∴GF 是△AMS 的中位线，点G 是AS 的中点。
则GFB ∠即为所求二面角.F G∵2=SM ，则22=GF ，又∵6==AC SA ，∴2=AM ∵2==AB AM ，060=∠ABM ∴△ABM 是等边三角形，∴3=BF 在△GAB 中，26=AG ，2=AB ，090=∠GAB ，∴211423=+=BG 366232222113212cos 222-=-=⨯⨯-+=⋅-+=∠FB GF BG FB GF BFG ∴二面角S AM B --的大小为)36arccos(-练习1（2008山东）如图，已知四棱锥P -ABCD ，底面ABCD 为菱形，PA ⊥平面ABCD ，60ABC ∠=︒,E ，F 分别是BC , PC 的中点.（Ⅰ）证明：AE ⊥PD ;（Ⅱ）若H 为PD 上的动点，EH 与平面PAD 所成最大角的正切值为62，求二面角E —AF —C 的余弦值. 分析：第1题容易发现，可通过证AE ⊥AD 后推出AE ⊥平面APD ，使命题获证，而第2题，则首先必须在找到最大角正切值有关的线段计算出各线段的长度之后，考虑到运用在二面角的棱AF 上找到可计算二面角的平面角的顶点S ，和两边SE 与SC ，进而计算二面角的余弦值。
（答案：二面角的余弦值为515） 二、三垂线法三垂线定理：在平面内的一条直线，如果和这个平面的一条斜线的射影垂直，那么它也和这条斜线垂直．通常当点P 在一个半平面上则通常用三垂线定理法求二面角的大小。
FG本定理亦提供了另一种添辅助线的一般规律。
如（例2）过二面角B-FC 1-C 中半平面BFC 上的一已知点B 作另一半平面FC 1C 的垂线，得垂足O ；再过该垂足O 作棱FC 1的垂线，得垂足P ，连结起点与终点得斜线段PB ，便形成了三垂线定理的基本构图（斜线PB 、垂线BO 、射影OP ）。
再解直角三角形求二面角的度数。
例2．(2009山东卷理) 如图，在直四棱柱ABCD-A 1B 1C 1D 1中，底面ABCD 为等腰梯形，AB 111111111113OB =11OP OFCC C F=22122222OP =⨯=+22114322BP OP OB =+=+=272cos 142OP OPB BP ∠===17练习2（2008天津）如图，在四棱锥ABCD P -中，底面ABCD 是矩形． 已知60,22,2,2,3=∠====PAB PD PA AD AB ．（Ⅰ）证明⊥AD 平面PAB ；（Ⅱ）求异面直线PC 与AD 所成的角的大小； （Ⅲ）求二面角A BD P --的大小．分析：本题是一道典型的利用三垂线定理求二面角问题，在证明AD ⊥平面PAB 后，容易发现平面PAB ⊥平面ABCD ，点P 就是二面角P-BD-A 的半平面上的一个点，于是可过点P 作棱BD 的垂线，再作平面ABCD 的垂线，于是可形成三垂线定EABCFE 1 A 1 B 1C 1D 1DF 1 O P E ABCF E 1 A 1 B 1 C 1D 1D理中的斜线与射影内容，从而可得本解法。
（答案：二面角A BD P --的大小为439arctan） 三．补棱法本法是针对在解构成二面角的两个半平面没有明确交线的求二面角题目时，要将两平面的图形补充完整，使之有明确的交线（称为补棱），然后借助前述的定义法与三垂线法解题。
即当二平面没有明确的交线时，一般用补棱法解决例3（2008湖南）如图所示，四棱锥P -ABCD 的底面ABCD 是边长为1的菱形，∠BCD ＝60°，E 是CD 的中点，PA ⊥底面ABCD ，PA ＝2.（Ⅰ）证明：平面PBE ⊥平面PAB ;（Ⅱ）求平面PAD 和平面PBE 所成二面角（锐角）的大小.分析：本题的平面PAD 和平面PBE 没有明确的交线，依本法显然要补充完整（延长AD 、BE 相交于点F ，连结PF .）再在完整图形中的PF .上找一个适合的点形成二面角的平面角解之。
（Ⅰ）证略解: （Ⅱ）延长AD 、BE 相交于点F ，连结PF .过点A 作AH ⊥PB 于H ，由（Ⅰ）知 平面PBE ⊥平面PAB ,所以AH ⊥平面PBE . 在Rt △ABF 中，因为∠BAF ＝60°， 所以，AF =2AB =2=AP .在等腰Rt △PAF 中，取PF 的中点G ，连接AG .ABCED PFGH ABCEDP则AG ⊥PF .连结HG ，由三垂线定理的逆定理得，PF ⊥HG .所以∠AGH 是平面PAD 和平面PBE 所成二面角的平面角（锐角）.在等腰Rt △PAF 中，2AG PA == 在Rt △PAB 中，所以，在Rt △AHG 中，sin AH AGH AG ∠=== 故平面PAD 和平面PBE 所成二面角（锐角）的大小是arcsin练习3已知斜三棱柱ABC —A 1B 1C 1的棱长都是a ，侧棱与底面成600的角，侧面BCC 1B 1⊥底面ABC 。
（1）求证：AC 1⊥BC ；（2）求平面AB 1C 1与平面 ABC 所成的二面角（锐角）的大小。
提示：本题需要补棱，可过A 点作CB 的平行线L （答案：所成的二面角为45O ） 四、射影面积法（coss S射影）凡二面角的图形中含有可求原图形面积和该图形在另一个半平面上的射影图形面积的都可利用射影面积公式（cos 斜射S S =θ）求出二面角的大小。
例4．（2008北京理）如图，在三棱锥P ABC-中，2AC BC ==，90ACB ∠=，ACBP ACBB 1C 1A 1LAP BP AB ==，PC AC ⊥．（Ⅰ）求证：PC AB ⊥；（Ⅱ）求二面角B AP C --的大小；分析：本题要求二面角B —AP —C 的大小，如果利用射影面积法解题，不难想到在平面ABP 与平面ACP 中建立一对原图形与射影图形并分别求出S 原与S 射 于是得到下面解法。
解：（Ⅰ）证略（Ⅱ）AC BC =，AP BP =，APC BPC ∴△≌△． 又PC AC ⊥，PC BC ∴⊥．又90ACB ∠=，即AC BC ⊥，且AC PC C =，BC ∴⊥平面PAC ．取AP 中点E ．连结BE CE ，．AB BP =，BE AP ∴⊥．EC 是BE 在平面PAC 内的射影， CE AP ∴⊥．∴△ACE 是△ABE 在平面ACP 内的射影，于是可求得：2222=+===CB AC AP BP AB ，622=-=AE AB BE ，2==EC AE 则1222121=•=•==∆CE AE S S ACE 射， 3331cos ===原射S S ϑ 设二面角B AP C --的大小为ϑ，则∴二面角B AP C --的大小为33arccos =ϑACBE P D 1C 1 ED BC A练习4：如图5，E为正方体ABCD－A1B1C1D1的棱CC1的中点，求平面AB1E和底面A1B1C1D1所成锐角的余弦值.分析平面AB1E与底面A1B1C1D1交线即二面角的棱没有给出，要找到二面角的平面角，则必须先作两个平面的交线，这给解题带来一定的难度。
考虑到三角形AB1E在平面A1B1C1D1上的射影是三角形A1B1C1，从而求得两个三角形的面积即可求得二面角的大小。
（答案：所求二面角的余弦值为cosθ=32）.五、向量法向量法解立体几何中是一种十分简捷的也是非常传统的解法，可以说所有的立体几何题都可以用向量法求解，用向量法解立体几何题时，通常要建立空间直角坐标系，写出各点的坐标，然后将几何图中的线段写成用坐标法表示的向量，进行向量计算解题。
例4：（2009天津卷理）如图，在五面体ABCDEF中，FA ⊥平面ABCD,AD⊥12⊥A，1=AB()，，，01B()，，，011C()，，，02D()，，，11E()，，，1F()，，，解：11B F-=()，，，11DE-=B F DE060（II）证明：，，，由⎪⎭⎫⎝⎛=21121AM()，，，11CE-=()0AMCE2AD=•=，可得，，，（III）⎪⎩⎪⎨⎧=•=•=.0D)(CDEEuCEuzyxu，，则，，的法向量为解：设平面又由题设，平面ACD的一个法向量为).10(，，=v练习5、（2008湖北）如图，在直三棱柱111ABC A B C -中，平面ABC ⊥侧面11A ABB . （Ⅰ）求证：AB BC ⊥；二面角（Ⅱ）若直线AC 与平面1A BC 所成的角为θ,关系，1A BC A --的大小为ϕ，试判断θ与ϕ的大小并予以证明.分析：由已知条件可知：平面ABB 1 A 1⊥平面BCC 1 B 1⊥平面ABC 于是很容易想到以B 点为空间坐标原点建立坐标系，并将相关线段写成用坐标表示的向量，先求出二面角的两个半平面的法向量，再利用两向量夹角公式求解。
（答案：22arcsinca a +=φ2222b a ca c++）总之，上述五种二面角求法中，前三种方法可以说是三种增添辅助线的一般规律，后两种是两种不同的解题技巧，考生可选择使用。
中，1. 如图, 已知在三棱柱111ABC A B C -三个侧棱都是矩形，点D 为AB 的中点3,4,AC BC ==15,4AB AA == ，(Ⅰ) 求证1AC BC ⊥; (Ⅱ) 求证11AC CDB 平面;(Ⅲ) 求异面直线1AC 与1B C 所成角的余弦值2．如图，已知正方形ABCD 和正方形ABEF 所在平面成600的二面角，求直线BD 与平面ABEF 所成角的正弦值。
