高一數學:怎樣作二面角的平面角
導語:求二面角的大小,是立體幾何中重要問題之一,解題的關鍵是如何作出(或找出)二面角的平面角。以下是小編為大家精心整理的高一數學:怎樣作二面角的平面角,歡迎大家參考!

作二面角的平面角的常用方法
定義法
過二面角棱上任意一點,在兩個半平面內分別作垂直于棱的兩條射線,兩射線的夾角即為二面角的平面角。步驟:①取棱上一點;②在兩半平面內作棱的垂線;③連接得角。適用:棱上易取點,且能在兩半平面內作垂線的場景。
三垂線定理法
過一個半平面內一點作另一個半平面的垂線,過垂足作棱的垂線,連接該點與棱上垂足,所得角為二面角的平面角(三垂線定理:平面內的直線垂直于斜線的射影,則垂直于斜線)。步驟:①作面的垂線得垂足;②作棱的垂線得垂足;③連線段構角。適用:已知一個平面內點到另一平面的垂線,或易作垂線的場景。
垂面法
作垂直于二面角棱的平面,該平面與兩個半平面的交線所成的角即為二面角的平面角。步驟:①作垂直于棱的平面;②取平面與兩半平面的交線;③兩交線夾角即為所求。適用:棱的方向向量已知,或易構造垂直于棱的平面的場景。
向量法
求兩個半平面的法向量,法向量的夾角(或其補角)即為二面角的平面角(需結合圖形判斷是銳角還是鈍角)。步驟:①建立空間直角坐標系;②求兩半平面的法向量;③計算法向量夾角。適用:空間坐標系易建立,幾何圖形規則的場景(如長方體、正棱柱等)。
面積射影定理法
設二面角為θ,一個半平面內圖形面積為S,其在另一個半平面內的射影面積為S′,則cosθ=SS′,進而求θ。適用:易求原圖形及射影圖形面積,無需直接作角的場景。
考點:二面角
半平面的定義:
一條直線把平面分成兩個部分,每一部分都叫做半平面.
二面角的定義:
從一條直線出發的兩個半平面所組成的圖形叫做二面角,這條直線叫做二面角的棱,這兩個半平面叫做二面角的面。
二面角的平面角:
以二面角的棱上任意一點為頂點,在兩個面內分別作垂直于棱的兩條射線,這兩條射線所成的角叫二面角的平面角。 一個平面角的大小可用它的平面的大小來衡量,二面角的平面角是多少度,就說這個二面角是多少度。二面角大小的取值范圍是[0,180°]。
直二面角:
平面角是直角的二面角叫直二面角。兩相交平面如果所組成的二面角是直二面角,那么這兩個平面垂直;反過來,如果兩個平面垂直,那么所成的二面角為直二面角。
二面角的平面角具有下列性質:
a.二面角的棱垂直于它的平面角所在的平面,即l⊥平面AOB.
b.從二面角的平面角的一邊上任意一點(異于角的頂點)作另一面的垂線,垂足必在平面角的另一邊(或其反向延長線)上.
c.二面角的平面角所在的平面與二面角的兩個面都垂直,即平面AOB⊥α,平面AOB⊥α.
求二面角的方法:
(1)定義法:通過二面角的平面角來求;找出或作出二面角的平面角;證明其符合定義;通過解三角形,計算出二面角的平面角.上述過程可概括為一作(找)、二證、三計算”.
(2)三垂線法:已知二面角其中一個面內一點到另一個面的垂線,用三垂線定理或其逆定理作出平面角.
(3)垂面法:已知二面角內一點到兩個面的垂線時,過兩垂線作平面與兩個半平面的交線所成的角即為平面角,由此可知,二面角的平面角所在的平面與棱垂直.
(4)射影法:利用面積射影定理求二面角的大小;其中S為二面角一個面內平面圖形的面積,S′是這個平面圖形在另一個面上的射影圖形的面積,α為二面角的大小.
(5)向量法
對二面角定義的理解:
根據這個定義,兩個平面相交成4個二面角,其中相對的兩個二面角的大小相等,如果這4個二面角中有1個是直二面角,則這4個二面角都是直二面角,這時兩個平面互相垂直.按照定義,欲證兩個平面互相垂直,或者欲證某個二面角是直二面角,只需證明它的平面角是直角,兩個平面相交,如果交成的二面角不是直二面角,那么必有一對銳二面角和一對鈍二面角,今后,兩個平面所成的角是指其中的一對銳二面角.并注意兩個平面所成的角與二面角的區別.
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