本文精選2018數(shù)學(xué)高考模擬題中有關(guān)立體幾何的一道題,通過求二面角的余弦值講解幾何法與向量法的應(yīng)用,立體幾何雖然在高考解答題中放在前幾道題的位置,看似比較基礎(chǔ),卻是每年高考必考題型,必須引起重視,不容失分。
解題指導(dǎo)
(Ⅰ)第一問先證明AO垂直平面EBC,再利用平行四邊形的判定和性質(zhì)證明出ED平行AO,即可得結(jié)論(略)。
(Ⅱ)第二問要求二面角平面角的余弦值。求二面角的平面角余弦值通常有幾何法和向量法。
(1)作出二面角的平面角;
(2)證明該角為平面角;
(3)歸納到三角形中求角;
在作二面角的平面角時(shí)通常有以下技巧:
A:利用等腰(含等邊)三角形底邊的中點(diǎn)作平面角;
B:利用面的垂線(三垂線定理或其逆定理)作平面角;
C:利用與棱垂直的直線,通過作棱的垂面作平面角;
D:利用無棱二面角的兩條平行線作平面角。
我們先用幾何法來求解:
這題中我們利用題中條件作出平面角,再利用余弦定理求出其余弦值。
向量法解立體幾何中是一種十分簡潔的也是非常傳統(tǒng)的解法,可以說所有的立體幾何題都可以用向量法求解,用向量法解立體幾何題時(shí),通常要建立空間直角坐標(biāo)系,寫出各點(diǎn)的坐標(biāo),然后將幾何圖中的線段寫成用坐標(biāo)法表示的向量,分別求出兩個(gè)半平面的法向量,由向量夾角公式求得。此時(shí)得到的這個(gè)角的余弦值,未必就是這個(gè)二面角的平面角的余弦值,還需要根據(jù)圖形來判斷下. 下面用向量法來解:
兩種方法的比較:
1. 幾何法(傳統(tǒng)方法)的優(yōu)點(diǎn)是省去了大量的計(jì)算量;缺點(diǎn)就是許多題其實(shí)是很難找到需要的二面角,所以幾何法的應(yīng)用范圍比較小。
2. 向量法(也稱坐標(biāo)法)優(yōu)點(diǎn)就是“無腦”,幾乎不需要思考就可以寫出各點(diǎn)的坐標(biāo),進(jìn)而求出兩個(gè)面對應(yīng)的向量,利用矢量點(diǎn)積的恒等式可以得到二面角;缺點(diǎn)就是,計(jì)算量較大,容易出錯(cuò)。
我的建議是,如果你能很快的找到二面角,那就用傳統(tǒng)方法;找不到,或者很難找,就使用向量法。這兩種方法,各有千秋。
作業(yè)題:
答案(2)為三分之根號三。
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