二面角的计算

求二面角的六种方法求解二面角是空间几何学中常见的问题，它在多个领域如物理学、化学和工程学中都有广泛的应用。

本文将介绍六种求解二面角的方法，包括向量法、坐标法、三角法、平面几何法、球面几何法和投影法。

一、向量法向量法是一种简便的求解二面角的方法。

它利用向量的夹角来表示二面角。

首先，我们需要确定两个平面的法向量，然后计算它们之间的夹角。

通过向量的点积和模长运算，可以得到二面角的大小。

二、坐标法坐标法是一种常用的求解二面角的方法。

它利用坐标系中的点来表示二面角。

我们可以通过给定的坐标点，计算两个平面的法向量，然后利用向量夹角的公式求解二面角。

三、三角法三角法是一种基于三角函数的求解二面角的方法。

它利用三角函数的性质来计算二面角的大小。

通过已知的边长和角度，可以利用正弦定理、余弦定理等公式求解二面角。

四、平面几何法平面几何法是一种利用平面几何关系求解二面角的方法。

它通过已知的平面形状和角度关系，利用平面几何的知识来求解二面角的大小。

例如，可以利用平行线的性质、垂直线的性质等来计算二面角。

五、球面几何法球面几何法是一种利用球面几何关系求解二面角的方法。

它通过已知的球面形状和角度关系，利用球面几何的知识来求解二面角的大小。

例如，可以利用球面上的弧长、球面上的角度等来计算二面角。

六、投影法投影法是一种利用投影关系求解二面角的方法。

它通过已知的投影长度和角度关系，利用投影几何的知识来求解二面角的大小。

例如，可以利用平面上的投影线段、平面上的角度等来计算二面角。

通过以上六种方法，我们可以灵活地求解二面角的大小。

不同的问题和场景可能适用不同的方法，我们可以根据具体情况选择合适的方法来解决问题。

这些方法在实际应用中具有重要的意义，能够帮助我们更好地理解和解决相关问题。

总结起来，求解二面角的六种方法分别是向量法、坐标法、三角法、平面几何法、球面几何法和投影法。

每种方法都有其特点和适用场景，我们可以根据具体问题选择合适的方法来求解二面角。

二面角求法总结一、定义法定义法是求二面角的基本方法，它通过定义二面角的平面角来求解。

具体来说，如果两个平面相交，那么它们会在交线上形成一个角，这个角就是二面角的平面角。

通过找到这个角的两边，我们可以使用三角函数来求解这个角的大小。

二、垂线法垂线法是一种常用的求二面角的方法，它通过找到一个垂直于两个平面的交线的直线，并将这个直线延长到一个已知点，然后使用三角函数来求解这个角的大小。

这个方法的关键在于找到正确的垂线，并且这个垂线应该是垂直于交线的。

三、射影面积法射影面积法是一种利用射影面积定理求解二面角的方法。

通过找到两个平面上的两条射线和它们之间的夹角，我们可以使用射影面积定理来求解这个角的大小。

这种方法需要先找到正确的射线和夹角，然后使用射影面积定理来计算结果。

四、三垂线定理法三垂线定理法是一种利用三垂线定理来求解二面角的方法。

如果一个平面内的直线与另一个平面垂直，那么这个直线与第一个平面的交点与第二个平面的交点的连线与原直线的夹角就是要求的二面角。

这种方法的关键在于找到正确的三垂线定理的应用条件，并且正确地应用三垂线定理来计算结果。

五、角平分线法角平分线法是一种利用角平分线定理来求解二面角的方法。

如果一个平面内的角平分线与另一个平面垂直，那么角平分线与原直线的夹角就是要求的二面角。

这种方法的关键在于找到正确的角平分线的应用条件，并且正确地应用角平分线定理来计算结果。

六、向量法向量法是一种利用向量的数量积和向量积来求解二面角的方法。

通过找到两个平面上的两个向量，我们可以使用向量的数量积和向量积来计算这两个向量的夹角，这个夹角就是要求的二面角。

这种方法的关键在于正确地找到两个向量，并且正确地应用向量的数量积和向量积来计算结果。

七、坐标法坐标法是一种利用坐标系来求解二面角的方法。

通过建立适当的坐标系，我们可以将二面角的问题转化为求解一个几何量的值的问题。

这种方法的关键在于建立正确的坐标系，并且正确地使用代数方法来计算结果。

二面角的计算方法一 、直接法：即先作出二面角的平面角，再利用解三角形知识求解之。

通常作二面角的平面角的途径有：⑴定义法：在二面角的棱上取一个特殊点，由此点出发在二面角的两个面内分别作棱的垂线；⑵三垂线法：如图1，C 是二面角βα--AB 的面β内的一个点，CO ⊥平面α于O ，只需作OD ⊥AB于D ，连接CD ，用三垂线定理可证明∠CDO 就是所求二面角的平面角。

⑶垂面法：即在二面角的棱上取一点，过此点作平面γ，使γ垂直于二面角的棱，则γ 与二面角的两个面的交线所成的角就是该二面角的平面角。

二、面积射影法：如图5，二面角l αβ--为锐二面角, △ABC 在半 平面α内,△ABC 在平面β内的射影为△A 1B 1C 1，那么二面角l αβ--的大小111 cos A B C ABC S S θθ∆∆=应满足.三、空间向量法： I 、先用传统方法作出二面角的平面角，再利用向量的夹角公式进行计算。

II 、直接求出平面αβ和的法向量12n n 、，利用向量的夹角公式求12n n 、的夹角，再根据法向量12n n 、分别相对于二面角l αβ--的方向确定出二面角l αβ--的大小。

一般地，当法向量12n n 、都是从二面角l αβ--的内部向外部（或外部向内部）穿行时，二面角l αβ--的大小就是12n n 、的夹角的补角；当法向量12n n 、一个从二面角l αβ--的内部向外部穿行，另一个从二面角l αβ--的外部向内部穿行时，二面角l αβ--的大小就是12n n 、的夹角。

图11 如图2，在四棱锥V-ABCD中，底面ABCD是正方形，侧面VAD是正三角形,平面VAD⊥底面ABCD．（1）证明AB⊥平面VAD；（2）求面VAD与面VDB所成的二面角的大小．2 如图3，AB⊥平面BCD，DC⊥CB，AD与平面BCD成30°的角，且AB=BC.（1）求AD与平面ABC所成的角的大小；（2）求二面角C-AD-B的大小；（3）若AB=2，求点B到平面ACD的距离。

高中数学求二面角公式
二面角的公式在高中数学中是非常重要的一部分，下面我们介绍一些常用的二面角公式。

二面角的平面角公式:
设二面角为$angle ACB$,其中$angle A$为$angle ACB$的一个方向角，$angle B$为$angle ACB$的另一个方向角，$angle C$为$angle ACB$的第三个方向角，则二面角的平面角公式为:
$$angle ACB = angle A + angle B + angle C$$
这个公式可以帮助我们计算任意一个方向角的平面角。

二面角的垂直角公式:
设二面角为$angle ACB$,其中$angle A$为$angle ACB$的一个垂直角，$angle B$为$angle ACB$的另一个垂直角，$angle C$为$angle ACB$的第三个垂直角，则二面角的垂直角公式为:
$$angle ACB = 2angle A + angle B + angle C$$
这个公式可以帮助我们计算任意一个垂直角的平面角。

二面角的平面角和垂直角的关系公式:
设二面角为$angle ACB$,其中$angle A$为$angle ACB$的一个垂直角，$angle B$为$angle ACB$的另一个垂直角，$angle C$为$angle ACB$的第三个垂直角，则二面角的平面角和垂直角的关系公式为:
$$angle ACB = 2angle A + angle B - angle C$$
这个公式可以帮助我们在计算二面角的平面角和垂直角时，把它们的关系理清楚。

以上是一些比较常用的二面角公式，它们可以帮助我们更好地理解和计算二面角的大小。

五法求二面角从全国19份高考试卷中我们知道，立体几何题中命有求二面角大小的试题共有12份，并都为分值是12分的大题，足以说明这一知识点在高考中的位置，据有关专家分析，它仍然是2010年高考的重点，因此，我们每位考生必须注意，学会其解题方法，掌握其解题技巧，是十分重要的。

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，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 FG366232222113212cos 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，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。

求二面角的六种方法一、引言二面角是几何学中的一个重要概念，它用于描述两个平面的夹角。

求解二面角的方法有多种，本文将介绍六种常用的方法，包括向量法、三角函数法、三边长法、内外法、旋转法和平行四边形法。

对于每种方法，我们将详细介绍其原理和具体步骤，并给出相关的实例来加深理解。

二、向量法向量法是最常用的求解二面角的方法之一，其基本原理是通过两个平面的法向量来计算二面角。

具体步骤如下：2.1 确定两个平面首先，我们需要确定需要求解的两个平面。

平面可以由三个不共线的点或者法向量和过点的方程来确定。

2.2 求解法向量找到两个平面的法向量，分别记作n1⃗⃗⃗⃗ 和n2⃗⃗⃗⃗ 。

2.3 计算二面角的余弦值通过法向量n1⃗⃗⃗⃗ 和n2⃗⃗⃗⃗ 的点积计算二面角的余弦值：cosθ=n1⃗⃗⃗⃗ ⋅n2⃗⃗⃗⃗ ∥n1⃗⃗⃗⃗ ∥∥n2⃗⃗⃗⃗ ∥2.4 计算二面角通过余弦值反函数（如反余弦函数）计算二面角的值：θ=arccos(cosθ)三、三角函数法三角函数法是另一种常用的求解二面角的方法，主要基于三角函数的关系来计算二面角。

具体步骤如下：3.1 确定两个平面同样，我们首先需要确定需要求解的两个平面。

3.2 求解法向量和对应边长求解两个平面的法向量n 1⃗⃗⃗⃗ 和n 2⃗⃗⃗⃗ ，以及两个平面上的边长。

3.3 计算三角函数的值根据边长和法向量的乘积，分别计算sinα=∥n 1⃗⃗⃗⃗⃗ ×n 2⃗⃗⃗⃗⃗ ∥∥n 1⃗⃗⃗⃗⃗ ∥∥n 2⃗⃗⃗⃗⃗ ∥和cosα=n1⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅n 2⃗⃗⃗⃗⃗ ∥n 1⃗⃗⃗⃗⃗ ∥∥n 2⃗⃗⃗⃗⃗ ∥，其中α为两个边向量构成的夹角。

3.4 计算二面角通过三角函数的反函数（如反正弦函数、反余弦函数）计算夹角α的值，即得到二面角的值。

四、三边长法三边长法是一种适用于三角形的方法，其原理是利用给定的三边长计算三角形的角度，进而求得二面角。

具体步骤如下：4.1 确定三个边长根据具体情况，确定三个边长a 、b 和c 。

数学二面角的求法总结数学二面角是指在三维空间中，两个平面的夹角。

它是一个重要的几何概念，在计算机图形学、物理学、化学等领域都有广泛的应用。

本文将总结数学二面角的求法，帮助读者更好地理解和应用这一概念。

一、定义数学二面角是指在三维空间中，两个平面的夹角。

具体来说，设平面P1和平面P2相交于一条直线L，将P1和P2分别沿着L旋转，直到它们重合为止。

此时，P1和P2的夹角就是它们的二面角。

二、求法1. 余弦定理法设P1和P2的法向量分别为n1和n2，它们的夹角为θ，则有：cosθ =(n1·n2) / (|n1|·|n2|)其中，·表示向量的点积，|n1|和|n2|分别表示n1和n2的模长。

由于n1和n2都是单位向量，所以|n1|=|n2|=1。

因此，上式可以简化为：cosθ = n1·n2这个式子就是余弦定理。

它告诉我们，两个向量的点积等于它们的模长乘以夹角的余弦值。

因此，我们可以通过求出n1和n2的点积来计算二面角的余弦值，然后再用反余弦函数求出夹角。

2. 向量叉积法设P1和P2的法向量分别为n1和n2，它们的夹角为θ，则有：sinθ = |n1×n2| / (|n1|·|n2|)其中，×表示向量的叉积。

由于n1和n2都是单位向量，所以|n1|=|n2|=1。

因此，上式可以简化为：sinθ = |n1×n2|这个式子就是向量叉积的模长公式。

它告诉我们，两个向量的叉积的模长等于它们的模长乘以夹角的正弦值。

因此，我们可以通过求出n1和n2的叉积的模长来计算二面角的正弦值，然后再用反正弦函数求出夹角。

3. 三角形面积法设P1和P2的法向量分别为n1和n2，它们的夹角为θ，则有：sinθ = 2·S / (|P1|·|P2|)其中，S表示P1和P2的交线段所在的平面的面积，|P1|和|P2|分别表示P1和P2的面积。

二面角向量夹角公式二面角是一个位于平面内的角，通过指定的两个向量进行定义。

在三维空间中，两个向量之间的夹角可以用二面角来表示。

简单来说，二面角是由两个向量的夹角定义的，其中一个向量位于平面内，另一个向量位于平面外。

假设有两个向量a和b，它们的起点都位于原点，终点分别为A和B。

二面角的定义是a和b构成的平面与AB构成的平面之间的夹角。

以数学符号表示，二面角可以用∠AXB或∠AB表示。

为了计算二面角，有几种方法可以使用。

下面将介绍其中两种常用的计算方法。

方法一：使用向量点乘要计算二面角的最简单的方法是使用向量的点乘。

向量的点乘定义为a·b = ，a，，b，cos(θ)，其中，a，和，b，表示向量a和b的模长，θ表示a和b之间的夹角。

假设向量a和b的坐标分别为(a1,a2,a3)和(b1,b2,b3)，则它们的点乘结果为：a·b=a1*b1+a2*b2+a3*b3向量a的模长为，a， = sqrt(a1^2 + a2^2 + a3^2)，向量b的模长为，b， = sqrt(b1^2 + b2^2 + b3^2)。

根据向量点乘的定义，我们可以计算出二面角的余弦值cos(θ)：cos(θ) = (a · b) / (，a，，b，)然后，利用反余弦函数可以得到二面角的值：θ = arccos((a · b) / (，a，，b，))方法二：使用三角函数除了向量点乘法之外，还可以使用三角函数来计算二面角。

假设向量a和b的起点为原点，终点分别为A和B，其坐标分别为(a1,a2,a3)和(b1,b2,b3)。

首先，需要计算出向量A和向量B的模长，分别为，A，和，B。

A， = sqrt(a1^2 + a2^2 + a3^2)B， = sqrt(b1^2 + b2^2 + b3^2)然后，计算出向量A和向量B的数量积(a·b)：a·b=a1*b1+a2*b2+a3*b3根据三角函数的定义，可以计算出二面角的正弦值sin(θ)：sin(θ) = sqrt(1 - cos^2(θ)) = sqrt(1 - ((a · b) / (，A，，B，))^2)最后，利用反正弦函数可以得到二面角的值：θ = arcsin(sqrt(1 - ((a · b) / (，A，，B，))^2))总结：以上就是计算二面角的两种常用方法。

求二面角的方法求二面角的方法二面角是一个非常重要的概念，在数学、物理、化学等领域都有广泛的应用。

它是指两个平面或曲面之间的夹角，也可以理解为一个三维图形中相邻两个面之间的夹角。

在这里，我们将介绍几种求二面角的方法。

方法一：向量法向量法是一种比较简单易懂的方法。

首先，我们需要找到两个平面或曲面上的法向量，然后计算它们之间的夹角即可得到二面角。

具体步骤如下：1. 找到两个平面或曲面上的法向量。

2. 计算这两个法向量之间的夹角，可以使用余弦定理或内积公式进行计算。

3. 将得到的结果转换为度数制即可得到二面角。

例如，假设我们要求一个正四棱锥中底面和侧棱所在平面之间的二面角。

首先，我们需要找到底面和侧棱所在平面上的法向量。

底面上任意一点处垂直于底面且指向外部的单位法向量为(0,0,-1)，而侧棱所在平面上任意一点处垂直于该平面且指向内部的单位法向量为(1/√2,0,-1/√2)。

然后，我们可以使用余弦定理计算它们之间的夹角，即cosθ=（0×1/√2+0×0+（-1）×（-1/√2））÷（√（0²+0²+1²）×√（（1/√2）²+0²+（-1/√2）²）），得到cosθ=1/3。

将其转换为度数制，即θ≈70.53°，即可得到二面角。

方法二：三角形面积法三角形面积法是另一种求解二面角的方法。

它需要先求出相邻两个面所在平面上的三个顶点，然后计算这三个顶点构成的三角形面积，最后根据正弦定理求出二面角。

具体步骤如下：1. 找到相邻两个面所在平面上的三个顶点。

2. 计算这三个顶点构成的三角形的面积。

3. 根据正弦定理计算出二面角。

例如，假设我们要求一个立方体中相邻两个正方形所在平面之间的二面角。

首先，我们需要找到这两个正方形所在平面上的三个顶点。

可以选择其中一个正方形上任意一点作为第一个顶点，然后在该正方形上选择任意两个相邻的点作为第二和第三个顶点。

二面角的作与求求角是每年高考必考内容之一，可以做为选择题，也可作为填空题，时常作为解答题形式出现，重点把握好二面角，它一般出现在解答题中。

下面就对求二面角的方法总结如下：1、定义法：在棱上任取一点，过这点在两个面内分别引棱的垂线，这两条射线所成的角就是二面角的平面角。

2、三垂线定理就是运用三垂线定理来构造二面角的平面角。

它的要害是发现一条直线垂直于二面角的一个半平面，垂足为B，与另一个半平面面的交点为A，过B 作与棱垂直的直线，垂足为O，连结AO，根据三垂线定理，AO也垂直于棱，所以∠AOB 就是这两个半平面组成的平面角。

3、作棱的垂面法:垂面法就是作棱的垂面，垂面与两个半平面的交线所形成的角就是二面角的平面角。

4、投影法：利用s投影面=s被投影面θcos这个公式对于斜面三角形，任意多边形都成立，是求二面角的好方法。

尤其对无棱问题5异面直线距离法：EF2=m2+n2+d2－2mnθcos6、向量法向量法就是运用空间向量的方法分别求出二面角两个半平面的法向量，利用二面角的平面角与法向量的夹角相等或者互补的关系来求二面角的大小例1：若p是ABC∆所在平面外一点，而PBC∆和ABC∆都是边长为2的正三角形，PA=6,求二面角P-BC-A的大小。

分析：由于这两个三角形是全等的三角形，故采用定义法解：取BC的中点E，连接AE、PEPC AAC=AB ，PB=PC ∴ AE ⊥ BC ，PE ⊥BC∴PEA ∠为二面角P-BC-A 的平面角在PAE ∆中AE=PE=3，PA=6∴PEA ∠=90∴二面角P-BC-A 的平面角为900。

例2：已知ABC ∆是正三角形，⊥PA 平面ABC 且PA=AB=a,求二面角A-PC-B 的大小。

[思维]二面角的大小是由二面角的平面角 来度量的，本题可利用三垂线定理（逆）来作 平面角，还可以用射影面积公式或异面直线上两点 间距离公式求二面角的平面角。

解1：（三垂线定理法）取AC 的中点E ，连接BE ，过E 做EF ⊥PC,连接BF ⊥PA 平面ABC ，PA ⊂平面PAC∴平面PAC ⊥平面ABC, 平面PAC 平面ABC=AC ∴BE ⊥平面PAC由三垂线定理知BF ⊥PC∴BFE ∠为二面角A-PC-B 的平面角设PA=1,E 为AC 的中点，BE=23,EF=42 ∴tan BFE ∠=6=EFBE∴BFE ∠=argtan 6解2：（三垂线定理法）取BC 的中点E ，连接AE ，PE 过A 做AF ⊥PE, FM ⊥PC,连接FMPEPCBAF图1AB=AC,PB=PC ∴ AE ⊥BC,PE ⊥BC∴ BC ⊥平面PAE,BC ⊂平面PBC∴平面PAE ⊥平面PBC, 平面PAE 平面PBC=PE由三垂线定理知AM ⊥PC∴FMA ∠为二面角A-PC-B 的平面角设PA=1，AM=22,AF=721.=PE AE AP ∴sin FMA ∠=742=AM AF ∴FMA ∠=argsin742解3：（投影法）过B 作BE ⊥AC 于E,连结PE ⊥PA 平面ABC ，PA ⊂平面PAC∴平面PAC ⊥平面ABC, 平面PAC 平面ABC=AC ∴BE ⊥平面PAC∴PEC ∆是PBC ∆在平面PAC 上的射影设PA=1,则PB=PC=2,AB=141=∆PEC S ,47=∆PBC S由射影面积公式得，77cosarg ,77=∴==∆∆θθPBC PEC S S COS , 解4：（异面直线距离法）过A 作AD ⊥PC,BE ⊥PC 交PC 分别于D 、E 设PA=1,则AD=22,PB=PC=2PCBAEEPD图2图3∴BE=PC S PBC 21∆=414,CE=42,DE=42由异面直线两点间距离公式得AB 2=AD 2+BE 2+DE 2-2ADBE θCOS ,θCOS =77cosarg ,77=∴θ [点评]本题给出了求平面角的几种方法，应很好掌握。