求異面直線所成的角,一般有兩種,一種是幾何法,這是人教版(A)版本倡導的傳統(tǒng)的,其基本解題思路是“異面化共面,認定再計算”,即利用平移法和補形法將兩條異面直線轉化到同一個三角形中,結合余弦定理來求。還有一種是向量法,即建立空間直角坐標系,利用向量的代數(shù)法和幾何法求解,這是人教版(B)倡導的方法,下面舉例說明兩種方法的應用。
例:長方體ABCD-A1B1C1D1中,AB=AA1=2cm,AD=1cm,求異面直線A1C1與BD1所成的角。
解法1:平移法
設A1C1與B1D1交于O,取B1B中點E,連接OE,因為OE//D1B 高三,所以∠C1OE或其補角就是異面直線A1C1與BD1所成的角△C1OE中
所以異面直線
圖1
解法2:補形法
在長方體ABCD?DA1B1C1D1的面BC1上補上一個同樣大小的長方體,將AC平移到BE,則∠D1BE或其補角就是異面直線A1C1與BD1所成的角,在△BD1E中,BD1=3,
所以異面直線A1C1與BD1所成的角為
圖2
解法3:利用公式 、 2,則 , ,
所以
圖3
解法4:向量幾何法: 為空間一組基向量
所以異面直線A1C1與BD1所成的角為
圖4
解法5:向量代數(shù)法:
<
以D為坐標原點,DC、DA、DD1分別為x、y、z軸,建立空間直角坐標系,則A(0,1,0)、C(2,0,0),B(2,1,0)、D1(0,0,2),
所以異面直線A1C1與BD1所成的角為
圖5
解法6:利用公式
定理:四面體A?DBCD兩相對棱AC、BD間的夾角
圖6
解:連結BC1、A1B在四面體 ,易求得
圖7
由定理得:
所以
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