求二面角大小的方法
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3种求二面角的几何法二面角的度量问题是立几中学生比较困难的一个问题,课本上是通过它的平面角来进行度量的,关键在于充分利用平面角的定义。
下面来介绍求二面角的大小的几种方法:直二面角情况:一般是通过几何求证的方法,主要依据是直线与平面垂直的判定定理。
例1. 如图 ABCD 是矩形,AB =a ,BC =b (a >b),沿对角线AC 把 △ADC 折起,使 AD ⊥BC ,证明:平面 ABD ⊥平面BCD 。
证明:由题意可知:AD ⊥BC ,AD ⊥DC∴ AD ⊥面BCD 又 AD 面ABD ∴ 平面ABD ⊥平面BCD例2. 在四棱锥 A-BCDE 中,底面是直角梯形,其中 BC ∥DE ,∠BCD =90°,且 DE =CD =21BC ,又AB =AE =21BC ,AC =AD , 求证:面ABE ⊥面BCD 。
证明:取BE 的中点M ,CD 的中点N , 连结 AM ,AN ,MN ,∵ AB =AC (已知) ∴ AM ⊥BE同理 AC =AD 有AN ⊥CD 在直角梯形BCDE 中,∵ M 、N 分别是BE 、CD 的中点 ∴ MN ∥BC 又 ∠BCD =90° ∴ MN ⊥CD ∴ CD ⊥面AMN ∴ CD ⊥AM又 AM ⊥BE ,CD 、BE 是梯形的两个腰,即它们一定相交,CB∴ AM ⊥面BCD , 又AM 面ABE ∴ 面ABE ⊥面BCD 。
当二面角不是直二面角时可以采用下面几种方法。
1.充分利用二面角的定义,证明某角即为二面角的平面角,如找不到现成的,则可以通过三垂线定理或其逆定理把它作出来再计算。
例3.如图三棱锥 P-ABC 中,PC ⊥平面ABC ,PC =32 ,D 是 BC 的中点,且△ADC 是边长为 2的正三角形,求二面角 P-AB -C 的大小。
解:由已知条件,D 是BC 的中点∴ CD =BD =2 又△ADC 是正三角形 ∴ AD =CD =BD =2∴ D 是△ABC 之外心又在BC 上 ∴ △ABC 是以∠BAC 为直角的三角形, ∴ AB ⊥AC , 又 PC ⊥面ABC∴ PA ⊥AB (三垂线定理)∴∠PAC 即为二面角 P-AB-C 之平面角, 易求 ∠PAC =30°例4.如图在三棱锥 S-ABC 中,SA ⊥底面ABC ,AB ⊥BC ,DE 垂直平分SC ,且分别交 AC 、SC 于D 、E ,又SA =AB ,BS =BC , 求以BD 为棱,BDE 与BDC 为面的二面角的度数。
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 。