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    专题07 立体几何中的向量方法(原卷版)

    王老师

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    3.0分

    共19页 2023-06-20 5知币
    专题 07 立体几何中的向量方法
    【要点提炼】
    1.直线与平面、平面与平面的平行与垂直的向量方法
    设 直 线 l的 方 向 向 量 为 a(a1b1c1), 平 面 αβ的 法 向 量 分 别 为 μ
    (a2b2c2)v(a3b3c3),则
    (1)线面平行
    lαaμa·μ0a1a2b1b2c1c20.
    (2)线面垂直
    lαaμakμa1ka2b1kb2c1kc2.
    (3)面面平行
    αβμvμλva2λa3b2λb3c2λc3.
    (4)面面垂直
    αβμvμ·v0a2a3b2b3c2c30.
    2.直线与直线、直线与平面、平面与平面的夹角计算
    设直线 lm的方向向量分别为 a(a1b1c1)b(a2b2c2),平面 αβ
    法向量分别为 μ(a3b3c3)v(a4b4c4)(以下相同).
    (1)线线夹角
    lm的夹角为 θ,则
    cos θ==.
    (2)线面夹角
    设直线 l与平面 α的夹角为 θ,则
    sin θ|cosaμ|.
    (3)面面夹角
    设平面 αβ的夹角为 θ(0θπ)
    |cos θ||cosμv|.
    考点
    考向一 利用空间向量证明平行、垂直
    【 典 例 1 如图,在四棱锥 PABCD 中 , PA⊥ 底 面
    ABCDADABABDCADDCAP2AB1EPC 的中点.
    证明:
    (1)BEDC
    (2)BE∥平面 PAD
    (3)平面 PCD⊥平面 PAD.
    证 明   依 题 意 , 以 点 A为 原 点 建 立 空 间 直 角 坐 标 系 (如 图 ), 可 得
    B(100)C(220)D(020)P(002).EPC 的中点,得
    E(111).
    (1)向量BE(011)DC(200),故BE·DC0.
    所以 BEDC.
    (2)因为 ABAD,又 PA⊥平面 ABCDAB平面 ABCD
    所以 ABPAPAADAPAAD平面 PAD
    所以 AB⊥平面 PAD
    所以向量AB(100)为平面 PAD 的一个法向量,
    BE·AB(011)·(100)0,所以 BEAB
    BE平面 PAD
    所以 BE∥平面 PAD.
    (3)(2)PAD AB(100)PD(022)DC
    (200)
    设平面 PCD 的法向量为 n(xyz)
    则即
    不妨令 y1,可得 n(011)为平面 PCD 的一个法向量.
    n·AB(011)·(100)0,所以 nAB.
    所以平面 PAD⊥平面 PCD.
    探究提高 1.利用向量法证明平行、垂直,关键是建立恰当的坐标系(尽可能利
    用垂直条件,准确写出相关点的坐标,进而用向量表示涉及到直线、平面的要
    ).
    2.向量证明的核心是利用向量的数量积或数乘向量,但向量证明仍然离不开立
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