;;[考试要求]1.能用空间向量的方法解简单的线线、线面、面面的夹角问题.2.体会向量方法在研究几何问题中的作用.;;3.平面与平面的夹角
如图,平面α与平面β相交,形成四个二面角,我们把这四个二面角中不大于90°的二面角称为平面α与平面β的夹角.若平面α,β的法向量分别是n1和n2,则平面α与平面β的夹角即为向量n1和n2的夹角或其补角.设平面α与平面β的夹角为θ,则cosθ=|cos〈n1,n2〉|=
_________.;[常用结论]
最小角定理
如图,若OA为平面α的一条斜线,O为斜足,OB为OA在平面α内的射影,OC为平面α内的一条直线,其中θ为OA与OC所成的角,θ1为OA与OB所成的角,即线面角,θ2为OB与OC所成的角,那么cosθ=cosθ1cosθ2.;一、易错易混辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)两条异面直线所成的角与两直线的方向向量所成的角相等.()
(2)直线l的方向向量与平面α的法向量的夹角的余角就是直线l与平面α所成的角.()
(3)若二面角的平面角为θ,则两个平面的法向量的夹角也是θ.();二、教材经典衍生
1.(人教A版选择性必修第一册P36例7改编)已知直线l1的方向向量s1=(1,0,1)与直线l2的方向向量s2=(-1,2,-2),则l1和l2夹角的余弦值为();2.(人教A版选择性必修第一册P37例8改编)已知两平面的法向量分别为(0,-1,3),(2,2,4),则这两个平面夹角的余弦值为________.;4.(人教A版选择性必修第一册P38练习T2改编)PA,PB,PC是从点P出发的三条射线,其中∠APC=∠BPC=45°,∠APB=60°,则直线PC与平面PAB所成角的余弦值为________.;因为DO⊥平面PAB,
则DE⊥PA,DF⊥PB.;;(2)以D为原点,以DA,DC,DD1所在直线分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系(图略).
因为正方体的棱长为2,则A1(2,0,2),D1(0,0,2),E(0,2,1),A(2,0,0).;用坐标法求异面直线所成角的一般步骤
(1)建立空间直角坐标系;
(2)用坐标表示两异面直线的方向向量;
(3)利用向量的夹角公式求出向量夹角的余弦值;;[跟进训练];考点二直线与平面所成的角
[典例2](2024·济南三模)如图,在三棱台ABC-DEF
中,平面ABC⊥平面BCFE,AF⊥DE,∠ABC=
∠CBF=45°,ACAB=1.
(1)求三棱台ABC-DEF的高;;解:(1)如图,过点F作FO⊥BC于点O,连接AO,因为平面ABC⊥平面BCFE,
平面ABC∩平面BCFE=BC,FO?平面BCFE,FO⊥BC,
所以FO⊥平面ABC,即FO为三棱台ABC-DEF的高.
又因为AB?平面ABC,所以FO⊥AB.
因为AB∥DE,AF⊥DE,所以AB⊥AF.
又FO∩AF=F,FO,AF?平面AFO,所以AB⊥平面AFO.
又AO?平面AFO,所以AB⊥AO.又∠ABC=∠CBF=45°,AB=1,;(2)由(1)知FO⊥平面ABC,以O为原点,在平面ABC内,作Ox⊥BC,以Ox,OB,OF所在的直线分别为x,y,z轴,建立如图所示的空间直角坐标系Oxyz,;利用空间向量求线面角的解题步骤;[跟进训练]
2.(2024·青岛三模)如图,在多面体ABCDEF中,底
面ABCD是正方形,点O为底面的中心,点M为EF的
中点,侧面ADEF与BCEF是全等的等腰梯形,EF=
4,其余棱长均为2.;解:(1)证明:如图,分别取AB,CD的中点K,Q,连接FK,KQ,QE,则O为KQ的中点.
因为侧面ADEF是等腰梯形,所以EF∥AD.
又KQ∥AD,所以KQ∥EF.
因为△ABF和△DCE都是边长为2的等边三角形,则FK=EQ,所以四边形FKQE为等腰梯形.
因为点M为EF的中点,O为KQ的中点,所以MO⊥KQ.
因为△ABF是等边三角形,所以AB⊥FK.
又AB⊥KQ,KQ∩FK=K,KQ,FK?平面FKQE,;所以AB⊥平面FKQE.又AB?平面ABCD,所以平面FKQE⊥平面ABCD.
因为平面FKQE∩平面ABCD=KQ,MO?平面FKQE,MO⊥KQ,
所以MO⊥平面ABCD.;考点三平面与平面的夹角
[典例3](12分)(2023·新高考Ⅰ卷)如图,在正四棱柱
ABCD-A1B1C1D1中,AB=2,AA1=4.点A2,B2,C2,
D2分别在棱AA1,BB1,CC1,DD1上,AA2=1,BB2
=DD2=2,CC2=3.
(1)证明:B2C2∥A2D2;
(2)点P在棱BB1上,当二面角