立体几何空间角
高中数学精品课件：空间角
图7-46-8
与平面ABCD所成的角,由已知得∠MBA=45°,则MA=MB,此时O为AB的中点.
连接OC,由∠BAD=∠ADC=90°,AB=AD=2DC,得四边形AOCD为矩形,所以
OC⊥AB,所以CO⊥平面MAB,又MA⊂平面MAB,所以OC⊥MA.
图7-46-8
[总结反思] (1)求解二面角的大小问题,关键是要合理作出它的平面角,当找到 二面角棱的一个垂面时,即可确定平面角,作二面角的平面角最常用的方法是 利用三垂线定理(或三垂线定理的逆定理). (2)对于建立空间直角坐标系比较简便的几何体,我们可以直接利用向量求出 两个平面的法向量,并转化为求两个法向量的夹角来完成.
.
题组二 常错题 ◆索引:二面角取值范围出错;线面角范围出错;不能正确构建线面垂直及斜线 段在底面上的射影.
6.在一个二面角的两个半平面内都和二面角的棱垂直的两个向量分别为
(0,-1,3),(2,2,4),则这个二面角的余弦值为
.
7.正四棱锥的侧棱长与底面边长都是1,则侧棱与底面所成的角为 45° .
图7-46-8
图7-46-8
方法二:二面角D-MA-C的大小即为二面角B-MA-D的大小与二面角B-MA-C大
小的差,由(1)可知二面角B-MA-D的大小为90°,
所以二面角D-MA-C的正弦值即为二面角B-MA-C的余弦值.
过M作MO⊥AB于O(图略),因为平面MAB⊥平面ABCD,平面 MAB∩平面ABCD=AB,所以MO⊥平面ABCD,∠MBO即为MB
A
证明:连接AC(图略),由题知△ACD为等边三角形,因为M为AD的中点,所以 CM⊥AD,又AD∥BC,所以CM⊥BC,因为平面ABCD⊥平面PBC,且平面 ABCD∩平面PBC=BC,CM⊂平面ABCD,所以CM⊥平面PBC,故CM⊥PB.
立体几何第六讲：空间中的角
第六讲：空间中的角（二）二面角 一，知识点 1，基本概念1）半平面：当两个平面相交时，我们往往只画起一部分，就像一本翻开的书，我们把其中一部分叫做半平面。
2）二面角：从一条直线出发的两个半平面形成的图形，如图为二面角l αβ--，二面角的大小指的是二面角的平面角的大小。
即分别在两个半平面内做交线的垂线，两条射线所成的角为二面角的平面角。
2，范围：],0[π特别：重合为0，共面为π，即相当于把一张纸折叠后的两种极限情况。
3，步骤：一找，二证，三计算4，用二面角的平面角的定义求二面角的大小的关键点是： ①明确构成二面角两个半平面和棱； ②明确二面角的平面角是哪个？而要想明确二面角的平面角，关键是看该角的两边是否都和棱垂直。
二，典型例题与解读求解二面角是立体几何中最基本、最重要的题型，也是各地高考中的“热点”问题，虽然对此可说是“千锤百炼”，但我们必须面对新的情境、新的变化，如何以基本方法的“不变”去应对题目中的“万变”就是我们研究的中心话题.总的来说，求解二面角的大体步骤为：“作、证、求”.其中“作、证”是关键也是难点，“求”依靠的计算，也决不能忽视，否则因小失大，功亏一篑，也是十分遗憾之事.1 定义法即在二面角的棱上找一点（特殊点），在二面角的两个面内分别作棱的射线即得二面角的平面角.定义法是“众法之源”，万变不离其宗，“树高千尺，叶落归根”，求二面角的一切方法盖源出定义这个“根”！用定义法时，要认真观察图形的特性。
例1 在四棱锥P-ABCD 中，ABCD 是正方形，PA ⊥平面ABCD ，PA=AB=a ，求二面角B-PC-D 的大小。
jA B CDP H2、三垂线法：已知二面角其中一个面内一点到一个面的垂线，用三垂线定理或逆定理作出二面角的平面角；例2 在四棱锥P-ABCD中，ABCD是平行四边形，PA⊥平面ABCD，PA=AB=a，∠ABC=30°，求二面角P-BC-A的大小。
3、垂面法：已知二面角内一点到两个面的垂线时，过两垂线作平面与两个半平面的交线所成的角即为平面角，由此可知，二面角的平面角所在的平面与棱垂直；例3 在四棱锥P-ABCD中，ABCD是正方形，PA⊥平面ABCD，PA=AB=a，求B-PC-D的大小。
立体几何空间角
30° C1
A1
●
D C
B1
A
B
在求线面角时，当点的射影位置不易确定 时，可用等体积法直接求垂线长. 预测3：在如图所示的几何体中，EA⊥平面ABC， DB⊥平面ABC，AC=BC=2AE,M是AB的中点． (1)求证:CM ⊥EM; (2)求CM与平面CDE所成的角.
2015年的考试大纲里没有提及空间角
高考中，立体几何板块一般出4道题：两道选择题、 一道填空题、一道大题。在大题中，一般是由证明和计 算（面积、体积、距离）组成。在选择题中可能有一个 题考查空间角的求法。
空间角
异面直线所成角
图 形 定 义 范 围 要 在空间任取一点o， 斜线与它在平面 分别作a，b的平行 内的射影所成的 线，从而形成的的 锐角。 锐（直）角
D1 A1 B1 C1
D A B
C
例 4: 正 方 体 ABCD—A1B1C1D1 中 , 则二面角A-BD-A1的正切值为
解:连结AC,交BD于O,连结OA1
易知,BD⊥OA,BD⊥AA1
AD1C1Fra bibliotekA1B1 D
C
O
B
OA和AA1是平面AOA1内两条相交直线 ∴BD⊥平面AOA1
∴BD⊥OA1
∴∠AOA1是二面角A-BD-A1的平面角.
空间角的概念及求法
教材地位分析
立体几何板块主要有两大类型（1）判断、推理型
（2）有关的几何量的计算，其中包括空间角、空间距离、
面积、体积的计算。
空间角及其求法是立体几何的重要组成部分，是立 体几何板块的一个重点，也是难点。
高考地位分析
立体几何中用传统法求空间角
-立体几何中的传统法求空间角知识点：一．异面直线所成角：平移法二．线面角1.定义法：此法中最难的是找到平面的垂线.1.）求证面垂线，2）.图形中是否有面面垂直的结构，找到交线，作交线的垂线即可。
2.用等体积法求出点到面的距离sinA=d/PA三．求二面角的方法1、直接用定义找，暂不做任何辅助线；2、三垂线法找二面角的平面角.例一：如图, 在正方体错误！未找到引用源。
中, 错误！未找到D1C1引用源。
、错误！未找到引用源。
分别是错误！未找到引用源。
、错误！未找到引用源。
的中点, 则异面直线错误！未A1B1N找到引用源。
与错误！未找到引用源。
所成的角的大小是______90______. D CM考向二线面角AB 例二、如图，在四棱锥P-ABCD 中，底面ABCD 是矩形，AD ⊥PD，BC=1，PC=2 3 ，PD=CD=2.（I ）求异面直线PA与BC所成角的正切值；（II ）证明平面PDC⊥平面ABCD；（III ）求直线PB与平面ABCD所成角的正弦值。
练习：如图，在三棱锥P ABC 中，PA 底面A B, C P A, AB 6 0A B,C， BC A点D，E分别在棱PB, PC 上，且DE // BC（Ⅰ）求证：BC 平面PAC ；（Ⅱ）当D 为P B 的中点时，求AD 与平面PAC 所成的角的正弦值；（Ⅰ）∵PA⊥底面ABC ，∴PA⊥BC.又BCA 90 ，∴AC ⊥BC.∴BC⊥平面PAC.（Ⅱ）∵D 为PB 的中点，DE//BC ，∴1DE BC ，2又由（Ⅰ）知，BC⊥平面PAC，∴DE⊥平面PAC，垂足为点 E.∴∠DAE 是AD 与平面PAC 所成的角，∵PA⊥底面ABC ，∴PA⊥AB ，又PA=A B，∴△ABP 为等腰直角三角形，∴1AD AB ，2∴在Rt△ABC 中，ABC 60 ，∴1BC AB.2∴在Rt△ADE 中，sin DAE DE BC2 AD 2AD 4，考向三：二面角问题在图中做出下面例题中二面角例三：.定义法（2011 广东理18）如图5．在椎体P-ABCD 中，ABCD 是边长为 1 的棱形，且∠DAB=60 ，P A PD 2 ,PB=2,E,F 分别是BC,PC 的中点．（1）证明：AD 平面DEF;（2）求二面角P-AD-B 的余弦值．法一：（1）证明：取AD 中点G，连接PG，BG，BD。
立体几何综合复习——空间角(完整版)
立体几何专题复习-----空间角的求法（一）异面直线所成的角：定义：已知两条异面直线,a b ，经过空间任一点O 作直线//,//a a b b ''，,a b ''所成的角的大小与点O 的选择无关，把,a b ''所成的锐角（或直角）叫异面直线,a b 所成的角（或夹角）．为了简便，点O 通常取在异面直线的一条上理解说明：（1）平移法：即根据定义，以“运动”的观点，用“平移转化”的方法，使之成为相交直线所成的角。
（2）异面直线所成的角的范围：]2,0(π（3）异面直线垂直：如果两条异面直线所成的角是直角，则叫两条异面直线垂直．两条异面直线,a b 垂直，记作a b ⊥． （4）求异面直线所成的角的方法：法1：通过平移，在一条直线上找一点，过该点做另一直线的平行线；法2;找出与一条直线平行且与另一条相交的直线，那么这两条相交直线所成的角即为所求(5).向量法： CDAB CD AB →→=.cos θ（二）直线和平面所成的角1．线面角的定义：平面的一条斜线和它在平面上的射影所成的锐角叫做这条斜线和这个平面所成的角2、记作：θ；3、范围：[0，2π]； 当一条直线垂直于平面时，所成的角θ＝2π，即直线与平面垂直；1.二面角的平面角：（1）过二面角的棱上的一点O 分别在两个半平面内作棱的两条垂线,OA OB ，则AOB ∠叫做二面角lαβ--的平面角（2）一个平面垂直于二面角l αβ--的棱l ，且与两半平面交线分别为,,OA OB O 为垂足，则AOB ∠也是l αβ--的平面角说明：（1）二面角的平面角范围是[0,180]；（2）二面角的平面角为直角时，则称为直二面角，组成直二面角的两个平面互相垂直 （3）二面角的平面角的特点：1）角的顶点在棱上 ；2）角的两边分别在两个面内 ；3）角的边都要垂直于二面角的棱。
2、作二面角的平面角的常用方法：①、点P 在棱上——作垂直于棱的直线（如图1） ；②、点P 在一个半平面——三垂线定理法；（如图2） ③、点P 在二面角内——垂面法。
立体几何-空间角求法题型(线线角、线面角、二面角)
空间角求法题型（线线角、线面角、二面角）空间角能比较集中的反映学生对空间想象能力的体现，也是历年来高考命题者的热点，几乎年年必考。
空间角是线线成角、线面成角、面面成角的总称。
其取值范围分别是：0°< θ ≤90°、0°≤ θ ≤90°、0°< θ ≤180°。
空间角的计算思想主要是转化：即把空间角转化为平面角，把角的计算转化到三角形边角关系或是转化为空间向量的坐标运算来解。
空间角的求法一般是：一找、二证、三求解，手段上可采用：几何法（正余弦定理）和向量法。
下面举例说明。
一、异面直线所成的角：例1如右下图，在长方体1111ABCD A B C D -中，已知4AB =，3AD =，12AA =。
E 、F 分别是线段AB 、BC 上的点，且1EB FB ==。
求直线1EC 与1FD 所成的角的余弦值。
思路一：本题易于建立空间直角坐标系，把1EC 与1FD 所成角看作向量EC 1与FD 的夹角，用向量法求解。
思路二：平移线段C 1E 让C 1与D 1重合。
转化为平面角，放到三角形中，用几何法求解。
（图1）解法一：以A 为原点，1AB AD AA 、、分别为x 轴、y 轴、z 轴的正向建立空间直角坐标系，则有 D 1（0，3，2）、E （3，0，0）、F （4，1，0）、C 1（4，3，2），于是11(1,3,2),(4,2,2)EC FD ==-设EC 1与FD 1所成的角为β，则：112222221121cos 14132(4)22EC FD EC FD β⋅===⋅++⨯-++ ∴直线1EC 与1FD 所成的角的余弦值为2114解法二：延长BA 至点E 1，使AE 1=1，连结E 1F 、DE 1、D 1E 1、DF ， 有D 1C 1//E 1E ， D 1C 1=E 1E ，则四边形D 1E 1EC 1是平行四边形。
则E 1D 1//EC 1 于是∠E 1D 1F 为直线1EC 与1FD 所成的角。
空间几何的立体角计算
空间几何的立体角计算在空间几何中，立体角是指球心所在的立体角。
它是一个以球心为顶点，包含在球面上的一个锐角空间图形。
计算立体角的方法有很多种，下面将介绍几种常见的计算方法。
一、球体的立体角计算对于球体而言，可以通过球的半径和球心与球面上两点之间的弧长计算立体角。
假设球心为O，球面上两点为A和B，对应的单位法向量为a和b。
则球体的立体角可以用以下公式表示：Ω = acos(a·b)其中，·表示向量的点积运算，acos表示反余弦函数。
上述公式表示了向量a和向量b的夹角。
二、多面体的立体角计算对于多面体，可以将其分解为若干个共有顶点的面组成的角。
然后根据面的法向量来计算每个面对应的立体角，并将其相加得到总的立体角。
比如，假设有一个四面体，顶点分别为A、B、C和D，面分别为ABC、ACD、ADB和BDC。
其中，每个面都可以计算对应的立体角。
假设面ABC与面ACD的夹角为α，面ABC与面ADB的夹角为β，面ABC与面BDC的夹角为γ，则四面体的立体角Ω可以用以下公式表示：Ω = α + β + γ而计算每个面对应的立体角，可以使用球体的立体角计算方法进行计算。
三、棱锥的立体角计算对于棱锥而言，可以通过棱锥的顶角和侧面法向量计算立体角。
假设棱锥的顶点为O，底面上一点为A，底面上的两条棱为OB和OC，顶角为∠BOC，底面上的法向量为n，则棱锥的立体角可以用以下公式表示：Ω = 2π - ∠BOC其中，∠BOC可以通过向量OB和向量OC的点积计算得到。
四、扇形的立体角计算对于扇形而言，可以通过确定扇形对应的圆锥的顶角和底面法向量计算立体角。
圆锥的底面是扇形的圆心O、半径r和夹角θ所在的圆。
假设圆锥的顶点为O，扇形上的两点为A和B，顶角为α，则扇形的立体角可以用以下公式表示：Ω = α - sinα其中，α可以通过扇形的半径r和夹角θ计算得到：α = rθ。
以上是几种常见的空间几何中立体角的计算方法，可以根据不同的几何形状选择合适的方法进行计算。
空间几何的立体角
空间几何的立体角立体角是空间几何中重要的概念，用于描述三维物体之间的角度关系。
参考欧几里得几何学中平面角的定义，立体角也是通过两个平面之间的交叉线来确定的。
本文将介绍立体角的概念、计算方法以及其在实际生活和科学研究中的应用。
一、概念在空间几何中，我们可以定义立体角为两个不共面的射线所夹的角度。
具体地说，我们可以通过从一个射线上选取一点，然后与该射线相交的另一射线还可以由无数种不同位置的点来确定。
这样，我们就可以得到不同的立体角。
根据这个定义，可以得出以下结论：1. 两个相对的直角是等于360度的立体角；2. 两个形成平面角的直线和两个形成立体角的直线具有相同的夹角。
二、计算方法为了计算立体角，我们可以使用多种方法，以下是其中两种常用的方法：1. 体积法：通过计算立体角所包围的体积来确定其大小。
具体地说，我们可以在两个不共面的射线之间构造一个四面体，然后计算该四面体的体积。
该体积就是所求立体角的大小。
这种方法需要对几何体的体积计算有一定的理解和掌握。
2. 广义平面角法：理解和应用平面角的概念和计算方法，可以将其推广到立体角的计算中。
通过选取两个不共面的射线上的点，可以构成一个平面角。
将这个平面角的两条边替换为另外两个射线，就可以得到一个立体角。
通过计算这个立体角对应平面角的大小，即可确定立体角的度数。
这种方法更加直观，易于理解和计算。
三、应用立体角在实际生活和科学研究中有着广泛的应用。
以下是其中的几个例子：1. 光学：在光学领域中，研究光的传播和反射是非常重要的。
当光线从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象。
折射角的大小与入射角和介质的折射率有关。
通过计算折射角对应的立体角，可以进一步研究光的传播和折射规律。
2. 建筑设计：在建筑设计中，立体角可以用来描述建筑物之间的角度关系。
例如，在城市规划中，我们可以通过计算不同建筑物之间的立体角来优化建筑物的布局，以获得更好的采光和通风效果。
3. 数学研究：立体角作为空间几何的重要概念，被广泛应用于数学研究中。
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线线角，用平移，妙选顶点， 线面角，作射影，二足相连。 二面角，求法多，空间余弦， 用定义，三垂线，射影垂面。 熟化归，解三角，算准结果， 作证求，三环节，环环相扣。
求解的基本思路为：
空间 技 巧
平面
问题 问题 “移”、“补” 、“换”
老本 师专 、题 朋到 友此 ，结 请束 批， 评各 、位 指领 正导
解析3 利用三垂线求解
P
E
把四棱锥P-ABCD补成如图的直三棱柱
PAB-EDC，显然二面角E-PC-D与二面角D-PC-B
互补，转化为求二面角E-PC-D。
易证面PEDA ⊥PDC，过E作EF ⊥ PD于F，显
然PF ⊥面PDC，在面PCE内，过E作EG ⊥PC于G， A
G
连接GF，由三垂线得GF⊥ PC 即角EGF为二面角E-P
解析5
利用空间余弦定理求解
P
复习
在面PDC内，分别过D、B作DE ⊥PC于 E，BF ⊥PC于F，连接EF即可。
利用平面知识求BF、EF、DE的长度， 再利用空间余弦定理求出 即可。
A
F
D
E
B
C
方法提炼
针对训练1 已知二面角－ l － ，A为面内一点，A到 的
距离为 2 ，到l 的距离为4。求二面角 － l － 的大小。
解析
（1）易证，略 （2）如何作出线面角
过Q作QR平行AD，交BB1与R，连 接AR，易知面ADQR即为面AQD 由（1）知A1P ⊥面AQD，设
A1P交AR与S，连接SQ即可。
D1 A1
D
S
C1 B1 Q R
C
由以上的作法可知 SQP即为所求角。
A
只需解△QSP即可。
PB
方法提炼
例2. 在四棱锥P-ABCD中，已知ABCD为矩形，PA ⊥平面
“一作”
2.证明所作的角符合定义 <定性>
“二证”
3.构造三角形并求出所要求角<定量> “三算”
简言之，空间角的求解步骤为： “一作” “二证” “三算”
例1. 如图棱长是1的正方体，P、Q分别是棱AB、CC1上的内
分点，满足 AP CQ 2
.
PB QC1
（1）求证：A1P⊥平面AQD；
（2）求直线PQ与平面AQD所成角的正弦值.
PB=8，AB=7，求这二面角的度数。
P
KEY 120º
βB
ιO
Aα
针对训练4 在直角坐标系中，设A （－2 , 3 ）、B（3 ，－2 ），沿x轴把
直角坐标平面折成大小为的二面角后，AB 4 2，则 的值为
。
y
y
A
A
x
o
B
x
o
B
本专题主要复习空间角（包括异面直线所成角、直线与平 面所成角、二面角）的定义、求法，可总结为：
F D
C-D的平面角，只需解△EFG即可。
P
EGF
E
解析4
B
C
射影面积法 由解析3的分析过程知，△PFC为△
PEC在面PDC上的射影，由射影面积公式得sin
F
＝ 5 ，余下的问题比较容易解决！
10
A
D
跳转
B
C
例3. 在四棱锥P-ABCD中，已知ABCD为矩形，PA ⊥平面 ABCD，设PA=AB=a，BC=2a，求二面角B-PC-D的大小。
KEY:
6
针对训练2 如图，三棱锥P-ABC的顶点P在底面ABC上的射影是底
面Rt△ABC斜边AC的中点O，若PB=AB=1，BC= ，求2二面角P-AB-C
的正切值。
KEY: 2 2
P P
A.
D
O
E
A
E
B
l
O
C
O
撤消
针对训练3 如图P为二面角α–ι–β内一点，PA⊥α, PB⊥β,且PA=5，
D ⊥BP于M，显然AM ⊥面PBC，从而有AM
⊥PC，同法可得AN ⊥PC，再由AM与AN相
交与A得PC ⊥面AMN。设面AMN交PC于Q，
则 M为QN二面角B-PC-D的平面角；再利
C
用三面角公式可解。
跳转
例2. 在四棱锥P-ABCD中，已知ABCD为矩形，PA ⊥平面ABCD，设
PA=AB=a，BC=2a，求二面角B-PC-D的大小。
ABCD，设PA=AB=a，BC=2a，求二面角B-PC-D的大小。
解析1 定义法
P
过D作DE ⊥PC于E，过E作EF ⊥PC于F，
连接FD，由二面角的平面角的定义可知 SQP
是所求二面角B-PC-D的平面角。求解二面角B-
PC-D的大小只需解△DEF即可。
P QN
解析2
B
A F
E
D
C
M A
B
垂面法 易证面PAB⊥面PBC，过A作AM
（3）角的边都要垂直于二面角的棱。
返回
方法提炼1 求两条异面直线所成的角关键在于妙选点、作平线。 常选中点或线端点，利用中位线的性质或平行四边形的性质等作 出符合要求的平行线。
返回
方法提炼1 求两条异面直线所成的角关键在于妙选点、作
平行线。常选中点或线端点，利用中位线的性质或平行四边形的 性质等作出符合要求的平行线。
方法提炼2 求直线和平面所成角要领 “找射影，二足相
斜线与它在平面 内的射影所成的 锐角。
从一条直线引出的两 个半平面所组成的图 形叫做二面角。
表示 异面直线a，b所成角 线a与平面 所成角 l （面－棱－面）
范围
（0 , ]
2
[0 , ]
2
[ 0 ， ]
要点 找适当点、作平行线 找射影、二足相连 用什么度量？
1.作出所求的空间角 <定位>
空间角及 专
题讲 座
其求法
（1）教材地位分析
立体几何板块主要有两大类型 （1）判断、推理型 （2）有关的 几何量的计算，其中包括空间角、空间距离、体积的计算。
空间角及其求法是是立体几何包括的重要组成部分，是立体几何 板块的一个重点，也是难点。
（2） 高考地位分析
在历届高考中，空间角及其求法是每年必考的内容，与距离的计算、线 面位置关系论证形成新的热点，该部分的分值约6-16分，属于中等难度。
理解空间角的概念、会求空间角的大小。
立体几何高考分 析
高考中，立体几何板块往往有4个题目：2个选择题，一个填空题 和1个大题。在大题中，一般是论证题和空间角（距离）计算组成。 在选择题中有时有一个题考查空间角的求法。
异面直线所成角
图
直线与平面所成角
二面角
形
定 义
在空间任取一点o，分别 作a，b的平行线，从而 形成的的锐（直）角
、
1.定义
以二面角的棱上任意一点为端点，在两个面上分 别引垂直于棱的两条射线，这两条射线所成的角叫做 二面角的平面角。
? AOB＝ALeabharlann BOA等角定理：如果一个角的两边和另
l
B
一个角的两边分别平行，并且方向相 二同面，角那的么平这面两角个必角须相满等足。：
O
B （1）角的顶点在棱上。
A
（2）角的两边分别在两个面内。