异面直线及其所成角(2019年12月整理)
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异面直线所成角的几种求法仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢2异面直线所成角的几种求法异面直线所成角的大小,是由空间一点分别引它们的平行线所成的锐角(或直角)来定义的。
因此,通常我们要求异面直线所成的角会要求学生通过平移直线,形成角,然后在某个三角形中求出角的方法来得到异面直线所成角的大小。
在这一方法中,平移直线是求异面直线所成角的关键,而如何平移直线要求学生有良好的空间观和作图能力。
一、向量法求异面直线所成的角例1:如图,在正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,E 、F 分别是相邻两侧面BCC 1B 1及CDD 1C 1的中心。
求A 1E 和B 1F 所成的角的大小。
解法一:(作图法)作图关键是平移直线,可平移其中一条直线,也可平移两条直线到某个点上。
作法:连结B 1E ,取B 1E 中点G 及A 1B 1中点H , 连结GH ,有GH//A 1E 。
过F 作CD 的平行线RS , 分别交CC 1、DD 1于点R 、S ,连结SH ,连结GS 。
由B 1H//C 1D 1//FS ,B 1H=FS ,可得B 1F//SH 。
在△GHS 中,设正方体边长为a 。
GH=46a (作直线GQ//BC 交BB 1于点Q , B A CD FEB 1 A 1 D 1C 1G HSRPQ仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢3连QH ,可知△GQH 为直角三角形),HS=26a (连A 1S ,可知△HA 1S 为直角三角形), GS=426a (作直线GP 交BC 于点P ,连PD ,可知四边形GPDS 为直角梯形)。
∴Cos ∠GHS=61。
所以直线A 1E 与直线B 1F解法二:(向量法)分析:因为给出的立体图形是一个正方体, 所以可以在空间建立直角坐标系,从而可以利用 点的坐标表示出空间中每一个向量,从而可以用 向量的方法来求出两条直线间的夹角。
以B 为原点,BC 为x 轴,BA 为y 轴,BB 1为z 轴,设BC 长度为2。
异面直线所成角的定义
异面直线是指空间中不在同一平面上的直线。
一般情况下,异面直线是无法相交的,
它们之间不具有任何交点,但它们的方向可以有交叉或相互平行的情况。
二、异面直线的性质
1.异面直线不在同一平面上,它们之间的距离是有限的,可以用它们最短距离来表示。
2.两条异面直线的方向可以有交叉或相互平行的情况。
3.异面直线不存在交点,但它们可以相互延长。
4.异面直线与同一平面上的直线的交点可以为零个或无限个。
异面直线所成角是指两条异面直线之间的夹角,它是两条异面直线在空间中的相对位
置关系的体现。
1.当两条异面直线相交时,它们所成的角度等于它们在交点处的夹角。
3.当两条异面直线相交且不在同一平面上时,它们所成的角度可以通过向量叉积计算。
异面直线所成角不仅是数学上的概念,还在实际问题中具有重要的应用价值。
例如,
在三维几何中,异面直线的夹角常常用于计算空间角的大小,如在机械加工和建筑设计中,需要计算两个不在同一平面上的部件之间的角度大小,这时就需要运用异面直线所成角的
概念进行计算。
在物理学和工程学中,异面直线所成角也经常被用来描述电场、电磁场、
热力学等物理量的性质。
因此,理解异面直线所成角的定义和计算方法,不仅有助于我们
加深对空间几何的认识,同时也有助于我们解决实际问题。
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异面直线所成的角
1.定义: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 ,我们把a ′与b ′所成的锐角或直角叫做异面直线a 与b 所成的角或夹角.
2.异面直线所成的角θ的取值范围:(090]︒︒,
3.当θ=o 90时,a 与b 互相垂直,记作a b ⊥.
【例】设P 是直线l 外一定点,过点P 且与l 成30°角的异面直线( )
A .有无数条
B .有两条
C .至多有两条
D .有一条
【答案】A
【规律总结】异面直线所成的角的大小与O 点的位置无关,即O 点位置不同时,这一角的大小是不会改变的.
1.如图所示,在长方体1111ABCD A B C D -中,AB 11BC CC ==,则异面直线11AC BB 与所成角的大。
异面直线所成角公式
异面直线所成角是指两条直线在同一平面内,但并不重合,且有一个交点的角度。
这种角度可以用以下公式来计算:
所成角(°)= 180° - 倾斜角1 - 倾斜角2
其中,倾斜角1和倾斜角2分别表示两条直线的倾斜角度。
注意,倾斜角是指直线与水平面的夹角,一般情况下,倾斜角的取值范围是0°~90°。
举个例子,如果有两条直线,倾斜角分别为30°和45°,那么它们所成角的大小就可以用以下公式计算:
所成角(°)= 180° - 30° - 45° = 105°
总之,异面直线所成角是指两条直线在同一平面内,但并不重合,且有一个交点的角度,可以使用以上公式来计算。
【高中数学】高中数学知识点:异面直线所成的角异面直线所成角的定义:直线a和B是具有不同平面的直线。
如果它们通过空间中的任意点O并分别引导直线a′和B′B,则直线a′和B′形成的锐角(或直角)称为直线a和B与不同平面形成的角,如下图所示。
两条异面直线所成角的范围是(0°,90°],若两条异面直线所成的角是直角,我们就说这两条异面直线互相垂直。
在不同平面上直线形成的角度定义中,空间中的点O是可选的,与点O的位置无关。
求异面直线所成角的步骤:a、通过定义构造角度,一个可以固定,另一个可以平移,或者两个可以同时平移到特定位置,并且可以在特定位置选择顶点。
b、证明作出的角即为所求角;c、使用三角形来寻找角度。
特别提醒:(1)两条直线在不同平面上形成的角度与点O(平移后两条直线的交点)的选择无关(2)两异面直线所成角θ的取值范围是0<θ≤90.(3)判断空间中两条直线是不同平面直线的方法① 判断定理:平面外a点与平面内B点之间的连线与平面内的直线,但B点是不同的平面直线;② 相反的证明:不可能证明两条直线是共面的线线角的求法:(1)定义方法:使用“平移变换”使其成为两条相交直线形成的角度。
当不同平面上的直线垂直时,使用直线平面垂直度的定义或三垂线定理和逆定理来确定角度为90.(2)向量法:设两条直线所成的角为θ(锐角),直线l一和l二的方向向量分别为高中数学相关知识点:直线与平面的夹角直线与平面所成的角的定义:① 直线和平面形成三个角:a.斜线和平面所成的角:一条直线与平面α相交,但不和α垂直,这条直线叫做平面α的斜线.斜线与α的交点叫做斜足,过斜线上斜足以外的点向平面引垂线,过垂足与斜足的直线叫做斜线在平面α内的射影,平面的一条斜线和它在平面上的射影所成的锐角,叫做这条直线和这个平面所成的角.b、垂直线与平面之间的角度:如果直线与平面垂直,则它们形成的角度为直角。
c.一条直线和平面平行,或在平面内,则它们所成的角为0零.② 取值范围:0≤ θ≤90.求斜线与平面所成角的思路类似于求异面直线所成角:“一作,二证,三计算”。
异面直线所成角余弦值公式
异面直线所成角余弦值公式是一个计算数学里所谓异面直线所成角余弦值的公式,这个公式也叫作“余弦定理”,余弦定理可以用来解决一些复杂的三角形问题,它是三角函数的重要应用。
余弦定理的基本公式是:a2 = b2 + c2 - 2bc·cosA,其中a,b和c 是三角形的三边的长度,A是三角形的内角,cosA是内角A的余弦值。
余弦定理可以用来计算三角形的边长,即可以根据两边的长度和内角的余弦值来求得三角形的第三边的长度。
余弦定理也可以用来计算异面直线所成角的余弦值,其公式为:cosA = (a2 + b2 - c2)/2ab,其中a和b是两条异面直线的长度,c 是两条异面直线之间的距离,A是两条异面直线所成的角。
余弦定理可以用来解决一些有关三角形和异面直线所成角余弦值的问题,这是一个非常有用的数学工具,它可以帮助我们节省许多时间和精力,更快更准确地解决问题。
空间中直线与直线所成角1、异面直线及其所成的角1、异面直线所成的角:直线a ,b 是异面直线,经过空间任意一点O ,作直线a ′,b ′,并使a ′∥a ,b ′∥b .我们把直线a ′和b ′所成的锐角(或直角)叫做异面直线a 和b 所成的角.异面直线所成的角的范围:⎥⎦⎤ ⎝⎛∈20πθ,;当θ=90°时,称两条异面直线互相垂直.2、求异面直线所成的角的方法:求异面直线的夹角关键在于平移直线,常用相似比,中位线,梯形两底,平行平面等手段来转移直线. 2、空间中直线与直线之间的位置关系 位置关系共面情况公共点个数图示相交直线 在同一平面内 有且只有一个平行直线 在同一平面内 无异面直线不同时在任何一个平面内无例1、(2013•嘉定区一模)以下说法错误的是()A.直角坐标平面内直线的倾斜角的取值范围是[0,π)B.直角坐标平面内两条直线夹角的取值范围是C.平面内两个非零向量的夹角的取值范围是[0,π)D.空间两条直线所成角的取值范围是例2、(2017秋•清远期末)已知直线m⊄平面α,直线n⊂平面α,且点A∈直线m,点A∈平面α,则直线m,n的位置关系不可能是()A.垂直B.相交C.异面D.平行例3、(2016秋•临沂期末)下列结论中正确的是()A.∵a∥α,b∥α,∴a∥b B.∵a∥α,b⊂α,∴a∥bC.∵α∥β,a∥β,∴a∥αD.∵α∥β,a⊂β,∴a∥α例4、(2014秋•上城区校级期中)如图,在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,下面结论错误的是()A.BD∥平面CB1D1B.异面直线AD与CB1所成的角为30°C.AC1⊥平面CB1D1D.AC1⊥BD1、(2015•淮南一模)设l,m,n表示不同的直线,α,β,γ表示不同的平面,给出下列四个命题:①若m∥l,m⊥α,则l⊥α;②若m∥l,m∥α,则l∥α;③若α∩β=l,β∩γ=m,γ∩α=n,则l∥m∥n;④若α∩β=l,β∩γ=m,γ∩α=n,n∥β,则l∥m.其中正确命题的个数是()A.1 B.2 C.3 D.42、(2017春•穆棱市期末)已知m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,则下列命题中的正确的个数为()①若m∥n,m⊥α,则n⊥α;②若m⊥α,m∥n,n∥β,则α⊥β;③若m⊥α,m⊥β,则α∥β;④若m∥α,n∥β,α∥β,则m∥n.A.1 B.2 C.3 D.43、(2018•钦州三模)在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,下列几种说法正确的是A.A1C1与B1C成60°角B.D1C1⊥ABC.AC1与DC成45°角D.A1C1⊥AD4、(2015春•咸宁期末)如图是正方体的平面展开图,则在这个正方体中:①BM与ED平行②CN与BE是异面直线③CN与BM成60°角④DM与BN是异面直线以上四个命题中,正确的命题序号是()A.①②③B.②④C.③④D.②③④5、(2016秋•威海期末)如图,O为正方体ABCD﹣A1B1C1D1底面ABCD的中心,则下列直线中与D1O垂直的是()A.B1C B.AA1 C.AD D.A1C16、(2014•安庆三模)若两条异面直线所成的角为60°,则称这对异面直线为“黄金异面直线对”,在连接正方体的各个顶点的所有直线中,“黄金异面直线对”共有()A.12对B.18对C.24对D.30对。
求异面直线所成角的基本方法
答案:几何法和向量法求所成角
一、几何法
1.平移法。
将两条直线或其中一条平移(找出平行线)至它们相交,把异面转化为共面,用余弦定理或正弦定理来求(一般是余弦定理)。
一般采用平行四边形或三角形中位线来构造平行线。
2.三余弦定理法。
运用三余弦定理关键是要找出一条直线a所在的平面α和另一条直线b在该平面α内的射影,求出b与α所成角以及a与b的射影b‘所成角,进而求a与b所成角。
3.三棱锥法。
三棱锥(四面体)中两条相对的棱互为异面直线,设有四面体ABCD,其中AD与BC互为异面直线,那么它们所成角θ满足以下关系:
运用该公式也可以求异面直线所成角。
二、向量法
1.向量几何法。
运用向量的加减法规则,把要求的异面直线用向量表示,并运用向量的运算法则(例如分配律、共线向量)来求出cosθ
2.向量代数法。
当容易找到三条两两垂直的直线时,可以以它们的交点为坐标轴原点建立直角坐标系,运用代数方法计算。
如何求异面直线所成的角
在高一阶段,我们常用的方法有以下三种:
(1)直接平移法:通常的思路是:在两条异面直线其中一条上面选一个端点,引另一条的平行线。
(2)中位线平移(尤其是图中出现了线段的中点时)
(3)补形平移法:“补形法”是立体几何中一种常见的方法,通过补形,可将问题转化为易于研究的几何体来处理,利用“补形法”找两异面直线所成的角也是常用的方法之一。
立体几何之所成角屾一1异面直线所成的角@范围co o , 900] ;@作异面直线所成的角:平移法。
如图,在空间任取一点0,过O作a'II a, b'I I b,则a',b ,所成的0角为异面直线a,b所成的角。
特别地,找异面直线所成的角时,经常把一条异面直线平移到另一条异面直线的特殊点(如线段中点,端点等)上,形成异面直线所成的角。
. ,b2线面所成的角O定义如下图,平面的一条斜线(直线l)和它在平面上的射影(AO)所成的角,叫做这条直线和这个平面所成的角。
产一条直线垂直平面,则0= 90°;一条直线和平面平行或在平面内,则0= 0° 0 @范围[0° I 90°]3二面角@定义从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角。
在二面角的棱l上任取一点0,以点0为垂足,在半平面a和fJ内分别作垂直于棱l的射线OA和OB,则射线OA和OB 构成的LAOB叫做二面角的平面角。
@范围[0°,180°]。
硌)_【题型一】异面直线所成的角【典题1】如图,正方体ABCD—A1凡C1D1中,点E,F分别是AA i,AD的中点,则CD1与EF所成角为() AEcAA.0°B.45°C.60°D.90°【解析】连结A1D、BD、A1B,·:正方体ABCD—A1B1C1趴中,点E,F分别是AA1,AD的中点,EF II A1D,·: A1B II D1C, :. L DA1B是CD1与EF所成角,•: A1D = A1B = BD 1 :. L DA1B = 60° a :. CD1与EF所成角为60°a故选C。
AEcA【点拨】O找异面直线所成的角,主要是把两条异面直线通过平移使得它们共面,可平移一条直线也可以同时平移两条直线;@平移时常利用中位线、平行四边形的性质;【典题2】如图所示,在棱长为2的正方体ABCD—A1B1C1D1中,0是底面ABCD的中心,E、F分别是CC1,AD 的中点,那么异面直线OE和FD1所成角的余弦值等千——°D,A IB【解析】取BC的中点G。
正三棱锥异面直线所成角在数学的世界里,有时候我们会遇到一些有趣又神秘的形状,比如正三棱锥。
你知道吗,这个东西就像一个尖尖的帽子,上面有三个面,底下是个三角形。
嘿,这可不是普通的帽子,咱们来聊聊它和异面直线的关系,真的是千丝万缕啊。
异面直线听起来很复杂,其实就是两条不在同一个平面里的直线,它们就像好朋友,在不同的地方各自忙碌着,互不干扰。
想象一下,两条直线就像两条不同的河流,一条在山的那边,另一条在山的这边,风景各异却又相互不干涉。
说到正三棱锥和异面直线的角度,真是个耐人寻味的话题。
我们要找到的是这两条异面直线和三棱锥的某个面之间的夹角。
想象一下,在阳光下,正三棱锥闪闪发光,像一颗宝石,直线们在四周飞舞,寻觅着它的光辉。
夹角的计算就像是在给这场舞蹈加上节拍,每一个角度都在跳跃,每一条直线都在寻找自己的位置。
怎么说呢,找到这个夹角,简直像是解锁了一个数学的秘密,谁说数学无趣?这可是和几何一起“舞蹈”的机会啊。
当我们开始计算的时候,首先得明确这两条异面直线的方程。
想象一下,这就像是两个舞者在场地中,得先知道他们的起点和动作才能开始跳舞。
咱们可以用一些几何知识来分析。
这时候,正三棱锥的三个面就像是这个舞台的一部分,直线们在它们周围灵活移动,寻找最佳的舞蹈角度。
我们可以用向量来帮助我们理解这一切。
向量就像是给舞者的指示,告诉他们该怎么走,怎么转。
有趣的是,夹角的计算涉及到向量的点积和模长,听起来是不是有点学术?但简单得很。
只需要知道,点积的结果越大,夹角就越小;反之则越大。
就像在聚会中,朋友们的关系,越亲密的朋友间距离越近,夹角自然也小。
而那些疏远的朋友,夹角就大得多,哈哈,是不是觉得很形象?再说说计算的过程,哎呀,过程虽多,但别担心,咱们可以轻松应对。
先找到正三棱锥的高,这个高就像是连接尖顶和底面的桥梁。
然后,通过直线的方程计算出交点,再利用三角函数来求出角度。
整个过程就像是在拼图,每一块都得小心翼翼,最终拼出美丽的图案。
异面直线余弦值公式
首先得明确异面直线的夹角的取值范围是【0,π/2】计算异面直线夹角的大体思路是:建立空间直角坐标系,然后在每条直线上取两个相异点,首尾相连,定位这条直线上的“方向向量”。
接着用有序实数对表示出这两个向量。
过空间任意一点引两条直线分别平行于两条异面直线,它们所成的锐角(或直角)就是异面直线所成的角。
知道公式以及推导过程之后,我说一下使用公式的几个条件
1.如果在正方体或者长方体中不要用此公式,直接建系,因为建系比这个方法简单。
2.此方法多用与直棱柱或建系不方便立体图形(比较斜的),比如底面为等边三角形的直棱柱或者正四面体等。
3.过于简单的图形不建议用,可直接用平移取中点中位线的方式解决。