二面角的平面角求法綜合

1、二面角的平面角求法綜合第1頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日二面角的平面角二面角的平面角以二面角的棱上任意一點為端點，在兩個面內(nèi)分別作垂直于棱的兩條射線，這兩條射線所成的角叫做二面角的平面角.O復(fù)習(xí)：第2頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日(1)定義法直接在二面角的棱上取一點（特殊點）分別在兩個半平面內(nèi)作棱的垂線，得到平面角.二面角的求法二面角的求法第3頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日(2)三垂線法利用三垂線定理或逆定理作出平面角，通過解直角三角形求角的大小.第4頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日(3)垂面

2、法通過做二面角的棱的垂面，兩條交線所成的角即為平面角.第5頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日ABDO(4)射影面積法若多邊形的面積是S，它在一個平面上的射影圖形面積是S，則二面角的大小為COS S SCE第6頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日2、兩個平面的法向量的夾角與這兩個平面所成的二面角的平面角有怎樣的關(guān)系？探究準(zhǔn)備：答：相等或互補(bǔ)m互補(bǔ)相等m第7頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日1、如圖，AB是圓的直徑，PA垂直圓所在的平面，C是圓上任一點，則二面角P-BC-A的平面角為:A.ABP B.ACP C.都不是 練 習(xí)2、已知

3、P為二面角 內(nèi)一點，且P到兩個半平面的距離都等于P到棱的距離的一半，則這個二面角的度數(shù)是多少？pABOABCP60二面角第8頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日例1.如圖，已知P是二面角-AB-棱上一點，過P分別在、內(nèi)引射線PM、PN，且MPN=60 BPM=BPN=45 ，求此二面角的度數(shù)。ABPMNCDO解：在PB上取不同于P 的一點O，在內(nèi)過O作OCAB交PM于C，在內(nèi)作ODAB交PN于D，連CD，可得COD是二面角-AB-的平面角設(shè)PO = a ，BPM =BPN = 45CO=a， DO=a， PC a ， PD a又MPN=60 CD=PC aCOD=90因此，

4、二面角的度數(shù)為90aOPC二面角第9頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日例2如圖P為二面角內(nèi)一點，PA,PB,且PA=5，PB=8，AB=7，求這二面角的度數(shù)。 過PA、PB的平面PAB與 棱 交于O點PA PA PB PB 平面PABAOB為二面角的平面角又PA=5，PB=8，AB=7由余弦定理得P= 60 AOB=120 這二面角的度數(shù)為120解：ABPO二面角第10頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日OABPC取AB 的中點為E，連PE，OEO為 AC 中點， ABC=90OEBC且 OE BC在RtPOE中， OE ，PO 所求的二面角P-AB-

5、C 的正切值為例3如圖，三棱錐P-ABC的頂點P在底面ABC上的射影是底面RtABC斜邊AC的中點O，若PB=AB=1，BC= ，求二面角P-AB-C的正切值。PEO為二面角P-AB-C 的平面角在RtPBE中，BE ，PB=1，PEOEAB ，因此 PEABE解：EOP二面角第11頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日練習(xí)1：已知RtABC在平面內(nèi)，斜邊AB在30的二面角-AB-的棱上，若AC=5，BC=12，求點C到平面的距離CO。ACBOD練習(xí)2：在平面四邊形ABCD中，AB=BC=2，AD=CD= , B=120；將三角形ABC沿四邊形ABCD的對角線AC折起來，使D

6、B= ，求AB C所在平面與ADC所在平面所成二面角的平面角的度數(shù)。ABCBDO二面角第12頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日探究一：試一試：例1、如圖：在三棱錐S-ABC中，SA平面ABC，ABBC,DE垂直平分SC,分別交AC、SC于D、E，且SA=AB=a,BC= a.求：平面BDE和平面BDC所成的二面角的大小。SAECBD第13頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日分析：1、根據(jù)已知條件提供的數(shù)量關(guān)系通過計算證明有關(guān)線線垂直；2、利用已得的垂直關(guān)系找出二面角的平面角。解：如圖： SA 平面ABC, SAAB，SAAC，SA BD;于是SB= =

7、 a又BC= a ， SB=BC; E為SC的中點，BESC 又DESC 故SC平面BDE可得BDSC 又BDSA BD平面SAC CDE為平面BDE和平面BDC所成 二面角的平面角。 ABBC，AC= = = a 在直角三角形SAC中，tanSCA= = SCA=300 ， CDE=900-SCA=600 解畢。議一議：剛才的證明過程中，是用什么方法找到二面角的平面角的？ 請各小組討論交流一下。SECABD第14頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日探究二：試一試?yán)喝鐖D：直四棱柱ABCD-A1B1C1D1,底面ABCD是菱形，AD=AA1 ，DAB=600,F為棱AA1

8、的中點。 求：平面BFD1與平面ABCD所成的二面角的大小。A1D1C1B1ADCBF要求：1、各人思考；2、小組討論； 3、小組交流展示；4、總結(jié)。第15頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日A1D1C1CB1BDAPF如圖：延長D1F交DA的延長線于點P，連接PB，則直線PB就是平面BFD1與平面ABCD的交線。 F是AA1的中點，可得A也是PD的中點，AP=AB, 又 DAB=600,且底面ABCD是菱形，可得正三角形ABD, 故DBA=600, P=ABP=300, DBP=900,即PBDB； 又因為是直棱柱，DD1 PB, PB面DD1B, 故 DBD1就是二面角

9、D1-PB-D的平面角。 顯然BD=AD=DD1, DBD1=450。即為所求. 解畢。解法一：第16頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日A1D1C1B1FADCBPE解法二：如圖：延長D1F交DA的延長線于點P，連接PB，則直線PB就是平面BFD1與平面ABCD的交線； 因為是直棱柱，所以AA1 底面ABCD,過A做AEPB,垂足為E,連接EF,由三垂線定理可知，EFPB, AEF即為二面角D1-PB-D的平面角； 同解法一可知，等腰APB, P=300， RtAPB中，可求得AE= 1 ，（設(shè)四棱柱的棱長為2）又AF= 1, AEF=450，即為所求。思考：這種解法同解

10、法一有什么異同？第17頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日解法三：法向量法：建系如圖：設(shè)這個四棱柱各棱長均為2.則D(0，0，0） D1（0，0，2） B（1， ，0） F（-1， ，1） =（-2，0 ，1） =（1， ，-2）顯然， 就是平面ABCD的法向量，再設(shè)平面BDD1的一個法向量為向量 =(x0,y0,z0)。則 且 2x0+ 0y0-z0=0且x0+ y0-2z0=0令x0=1可得z0= 2 , y0= ,即 =（ 1， ，2）設(shè)所求二面角的平面角為，則COS = ,所以所求二面角大小為450解畢A1D1C1B1ABCDxyzF第18頁，共38頁，2022年，

11、5月20日，8點31分，星期日解法四：A1D1C1B1FCBDA如圖：由題意可知，這是一個直四棱柱 ， BFD1在底面上的射影三角形就是ABD,故由射影面積關(guān)系可得COS= ABDB1 （是所求二面角的平面角）以下求面積略。點評：這種解法叫做“射影面積法” 在選擇和填空題中有時候用起來會很好第19頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日第20頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日河堤斜面 三垂線法第21頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日NMAP 三垂線法BACDP第22頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日點O在二面角內(nèi)

12、垂面法第23頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日第24頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日第25頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日ABCDA1B1C1D1MABCDA1B1C1D1M第26頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日例題選講M例1.（06年江西卷）如圖，在三棱錐ABCD中，側(cè)面ABD、ACD是全等的直角三角形，AD是公共的斜邊，且AD，BDCD1，另一個側(cè)面是正三角形，求二面角BACD的大小.ABCDN第27頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日 第28頁，共38頁，2022年，5月20

13、日，8點31分，星期日PEDACBD1A1C1B1F例2.正方體ABCDA1B1C1D1的棱長為1，P是AD的中點,求二面角ABD1P的大小.第29頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日例3、(高考題)ABC中，ABBC，SA 平面ABC，DE垂直平分SC，又SAAB，SBBC,（1）求證：SC 平面BDE, （2）求二面角EBDC的大小?SABCED第30頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日SABCED第31頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日ABDCA1B1D1C1在正方體ABCDA1B1C1D1中，求二面角D1ACD的大??？O練習(xí)

14、第32頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日總一總：求二面角的方法你都學(xué)會了哪些？每一種方法在使用上要注意什么問題？請同學(xué)們先自己思考，然后小組內(nèi)交流學(xué)習(xí)一下。第33頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日二面角的幾種主要常用的求法：1、垂面法。見例一和例二的解法一；2、三垂線法。見例二的解法二；3、射影面積法。見例二的解法三；4、法向量夾角法。見例二的解法四。 其中垂面法和三垂線法也是直接找平面角的方法 ，也稱為 直接法；射影面積法和法向量法是沒有找出平面角而求之的方法，也稱之為 間接法。第34頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日 這幾種

15、方法是現(xiàn)在求二面角的常用的方法，在高考中經(jīng)常被考查；尤其是向量法，更有著廣泛的被考查性，在應(yīng)用的時候主要注意以下兩點：1、合理建系。本著“左右對稱 就地取材”的建系原則。2、視圖取角。由于法向量的取定有人為的因素，其夾角不一定正好是二面角的平面交的大小，我們要視原圖形的情況和題意條件進(jìn)行正確的選擇大小，即要么是這個角，要么是它的補(bǔ)角。點 評第35頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日試一試：例1、如圖：在三棱錐S-ABC中，SA平面ABC，ABBC,DE垂直平分SC,分別交AC、SC于D、E，且SA=AB=a,BC= a.求：平面BDE和平面BDC所成的二面角的大小。SAECBD請同學(xué)們將剛才的例一用其他方法試一下：第36頁，共38頁，2022年，5月20日，8點31分，星期日規(guī)范訓(xùn)練一1、（本小題為2007年山東高考試卷理科19題）如圖，在直四棱柱 ABCD-A1B1C1D1中，已知：DC=DC1=2AD=2AB,ADDC, AB/DC （）設(shè)E是DC的中點，求證：D1E /平面