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第06讲向量法求空间角(含探索性问题)
目录
TOC\o1-3\h\u第一部分:知识点必背 2
第二部分:高考真题回归 3
第三部分:高频考点一遍过 4
高频考点一:异面直线所成的角 4
角度1:求异面直线所成角 4
角度2:根据异面直线所成角求参数 6
高频考点二:直线与平面所成的角 10
角度1:求直线与平面所成角(定值问题) 10
角度2:求直线与平面所成角(最值,范围问题) 12
角度3:已知线面角求其他参数(探索性问题) 14
高频考点三:二面角 21
角度1:求平面与平面所成角(定值问题) 21
角度2:求平面与平面所成角(最值问题) 24
角度3:已知二面角求其他参数(探索性问题) 26
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第一部分:知识点必背
知识点一:异面直线所成角
设异面直线和所成角为,其方向向量分别为,;则异面直线所成角向量求法:
①
②
知识点二:直线和平面所成角
设直线的方向向量为,平面的一个法向量为,直线与平面所成的角为,则①;
②.
知识点三:平面与平面所成角(二面角)
(1)如图①,,是二面角的两个面内与棱垂直的直线,则二面角的大小.
(2)如图②③,,分别是二面角的两个半平面的法向量,则二面角的大小满足:
①;
②
若二面角为锐二面角(取正),则;
若二面角为顿二面角(取负),则;
(特别说明,有些题目会提醒求锐二面角;有些题目没有明显提示,需考生自己看图判定为锐二面角还是钝二面角.)
第二部分:高考真题回归
1.(2023·全国(新高考Ⅱ卷)·统考高考真题)如图,三棱锥中,,,,E为BC的中点.
????
(1)证明:;
(2)点F满足,求二面角的正弦值.
2.(2023·全国(新高考Ⅰ卷)·统考高考真题)如图,在正四棱柱中,.点分别在棱,上,.
??
(1)证明:;
(2)点在棱上,当二面角为时,求.
3.(2022·天津·统考高考真题)直三棱柱中,,D为的中点,E为的中点,F为的中点.
(1)求证:平面;
(2)求直线与平面所成角的正弦值;
(3)求平面与平面夹角的余弦值.
第三部分:高频考点一遍过
高频考点一:异面直线所成的角
角度1:求异面直线所成角
典型例题
例题1.(2023·河南洛阳·洛宁县第一高级中学校考模拟预测)如图四棱锥中,底面为正方形,且各棱长均相等,是的中点,则异面直线与所成角的余弦值为(????)
??
A. B. C. D.
例题2.(2023·全国·模拟预测)如图,在直三棱柱中,,,为的中点,为的中点,为的中点,则异面直线与所成角的余弦值为(????)
A. B. C. D.
例题3.(2023·广东·统考模拟预测)已知正四棱锥的侧棱长为2,底面边长为,点在射线上,,分别是,的中点,则异面直线与所成角的余弦值的最大值为(???)
A. B. C. D.
例题4.(2023·江西鹰潭·贵溪市实验中学校考模拟预测)如图,在四棱锥中,底面是菱形,平面,,,点是的中点,点是上不与端点重合的动点,则异面直线与所成角的正切值最小为(????)
A. B. C. D.
例题5.(2023·辽宁丹东·统考二模)如图,平行六面体的所有棱长都相等,平面平面,二面角的大小为120°,为棱的中点.
(1)证明:
(2)点在棱上,平面,求直线与所成角的余弦值.
角度2:根据异面直线所成角求参数
典型例题
例题1.(2023·云南保山·统考二模)已知正方体,为上底面所在平面内的动点,当直线与的所成角为45°时,点的轨迹为(????)
A.圆 B.直线 C.抛物线 D.椭圆
例题2.(2023春·高二课时练习)如图,在四棱锥中,底面,底面为矩形,是线段的中点,是线段上一点(不与两点重合),且.若直线与所成角的余弦值是,则(????)
A. B. C. D.
例题3.(2023春·高二课时练习)如图,在正三棱柱中,、分别是、的中点.设是线段上的(包括两个端点)动点,当直线与所成角的余弦值为,则线段的长为_______.
例题4.(2023春·上海普陀·高三曹杨二中校考阶段练习)已知正方体的棱长为1.
(1)的平面截正方体为两个部分,求体积大的部分几何体的体积;
(2)动点,在线段,上,且,为的中点,异面直线与所成的角的余弦值为,求实数的值.
考点一练透核心考点
1.(2023·黑龙江哈尔滨·哈师大附中校考模拟预测)如图,四棱锥中,底面为正方形,是正三角形,,平面平面,则与所成角的余弦值为(????)
??
A. B. C. D.
2.(2023·河南郑州·洛宁县第一高级中学校联考模拟预测)如图,在三棱柱中,底面边长和侧棱长均相等,,则异面直线与所成角的余弦值为(????)
??
A.
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