二面角是立體幾何中每年必考的重要內容之一,求解方法主要是作出二面角的平面角,通過解三角形而求角,然而,由於高考試題中二面角問題情景設計的多樣性,使得求解二面角成為難點。
求二面角大小是歷年高考的熱點問題,每年各省、市的高考試題中幾乎都會出現此類題型。
所謂二面角,是指由一條直線出發,兩個半平面組成的圖形,它是我們高中數學知識的重點。
從現階段來看,很多同學尚未掌握到平面與平面的二面角正確求解方式。
現在,綜合學習經驗,歸納出二面角的幾個求解方式,讓所有同學都能夠高效完成二面角知識的學習,具備一定的二面角問題解題能力,更好的解決日常學習中所遇到的二面角求解問題,希望都能藉此攻克高考大關,取得優異的成績。
典型例題分析1:
如圖,三稜柱ABC﹣A1B1C1中,CA=CB,AB=AA1,∠BAA1=60°
(Ⅰ)證明:AB⊥A1C;
(Ⅱ)若AB=CB=2,A1C=√6,求三稜柱ABC﹣A1B1C1的體積.
證明:(Ⅰ)如圖,
取AB的中點O,連結OC,OA1,A1B.
因為CA=CB,所以OC⊥AB.
由於AB=AA1,∠BAA1=60°,故△AA1B為等邊三角形,
所以OA1⊥AB.
因為OC∩OA1=O,所以AB⊥平面OA1C.
又A1C平面OA1C,故AB⊥A1C;
(Ⅱ)解:由題設知△ABC與△AA1B都是邊長為2的等邊三角形,
所以OC=OA1=√3.
又A1C=√6,則A1C2=OC2+OA12,故OA1⊥OC.
因為OC∩AB=O,
所以OA1⊥平面ABC,OA1為三稜柱ABC﹣A1B1C1的高.
又△ABC的面積S△ABC=√3,
故三稜柱ABC﹣A1B1C1的體積V=S△ABC×OA1=√3×√3=3.
考點分析:
直線與平面垂直的性質;稜柱、稜錐、稜台的體積.
題幹分析:
(Ⅰ)由題目給出的邊的關係,可想到去AB中點O,連結OC,OA1,可通過證明AB⊥平面OA1C得要證的結論;
(Ⅱ)在三角形OCA1中,由勾股定理得到OA1⊥OC,再根據OA1⊥AB,得到OA1為三稜柱ABC﹣A1B1C1的高,利用已知給出的邊的長度,直接利用稜柱體積公式求體積.
典型例題分析2:
如圖,四邊形ABCD與BDEF均為菱形,設AC與BD相交於點O,若∠DAB=∠DBF=60°,且FA=FC.
(1)求證:FC∥平面EAD;
(2)求二面角A﹣FC﹣B的正弦值.
解:(1)證明:∵四邊形ABCD與BDEF均為菱形,
∴AD∥BC,DE∥BF.
∵AD平面FBC,DE平面FBC,
∴AD∥平面FBC,DE∥平面FBC,
又AD∩DE=D,AD平面EAD,DE平面EAD,
∴平面FBC∥平面EAD,又FC平面FBC,
∴FC∥平面EAD.…
考點分析:
二面角的平面角及求法;直線與平面平行的判定.
題幹分析:
(1)證明AD∥BC,DE∥BF.推出AD∥平面FBC,DE∥平面FBC,然後證明平面FBC∥平面EAD,即可證明FC∥平面EAD.
(2)連接FO、FD,說明△DBF為等邊三角形,證明AC⊥FO,FO⊥平面ABCD,OA、OB、OF兩兩垂直,建立空間直角坐標系O﹣xyz,設AB=2,求出相關點的坐標,求出平面BFC的一個法向量,平面AFC的一個法向量,設二面角的平面角為θ,利用空間向量的數量積,求解二面角A﹣FC﹣B的正弦值.