2022年《新课标》高三数学第一轮复习单元讲座第讲空间中的夹角和距离.docx
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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -一般高中课程标准试验教科书数学人教版 高三新 数学第一轮复习教案(讲座 一课标要求:12)空间中的夹角和距离1把握两条直线所成的角和距离的概念及等角定理;(对于异面直线的距离,只要求会运算已给出公垂线时的距离);2把握点、直线到平面的距离,直线和平面所成的角;3把握平行平面间的距离,会求二面角及其平面角;二命题走向高考立体几何试题一般共有4 道挑选、填空题 3 道, 解答题 1 道, 共计总分 27 分左右,考查的学问点在20 个以内;随着新的课程改革的进一步实施,立体几何考题正朝着 “ 多一点摸索 ,少一点
2、运算” 的进展,从历年的考题变化看, 以多面体和旋转体为载体的线面位置关系的论证,角与距离的探求是常考常新的热门话题;猜测 07 年高考试题:(1)单独求夹角和距离的题目多为挑选题、填空题,分值大约 5 分左右;解答题中 的分步设问中肯定有求夹角、距离的问题,分值为 6 分左右;(2)挑选、填空题考核立几中的运算型问题, 而解答题着重考查立几中的规律推理型问题 , 当然 , 二者均应以正确的空间想象为前提;三要点精讲 1距离 空间中的距离是立体几何的重要内容,其内容主要包括:点点距,点线距,点面距,线线距,线面距,面面距;其中重点是点点距、点线距、点面距以及两异面直线间的距 离因此,把握点、线
3、、面之间距离的概念,懂得距离的垂直性和最近性,懂得距离都 指相应线段的长度,懂得几种距离之间的转化关系,全部这些都是特别重要的;求距离的重点在点到平面的距离,直线到平面的距离和两个平面的距离可以转化成 点到平面的距离,一个点到平面的距离也可以转化成另外一个点到这个平面的距离;(1)两条异面直线的距离 两条异面直线的公垂线在这两条异面直线间的线段的长度,叫做两条异面直线的距 离;求法:假如知道两条异面直线的公垂线,那么就转化成求公垂线段的长度;(2)点到平面的距离 PP 的长度就是点到平面的距离;平面外一点 P 在该平面上的射影为 P ,就线段求法: 1 “ 一找二证三求”,三步都必需要清晰地写
4、出来;2 等体积法;(3)直线与平面的距离:一条直线和一个平面平行,这条直线上任意一点到平面的距离,叫做这条直线和平面的距离;(4)平行平面间的距离:两个平行平面的公垂线段的长度,叫做两个平行平面的距离;第 1 页 共 24 页细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 24 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -求距离的一般方法和步骤:应用各种距离之间的转化关系和“ 平行移动” 的思想方 法,把所求的距离转化为点点距、点线距或点面距求之,其一般步
5、骤是:找出或作出 表示有关距离的线段;证明它符合定义;归到解某个三角形如表示距离的线段不 简洁找出或作出,可用体积等积法运算求之;异面直线上两点间距离公式,假如两条异面直线 a 、b 所成的角为,它们的公垂线2AA 的长度为d ,在 a 上有线段 AE m ,b 上有线段AF n ,那么EF d2 mn22 mncos(“ ” 符号由实际情形选定)2夹角 空间中的各种角包括异面直线所成的角,直线与平面所成的角和二面角,要懂得各种角的概念定义和取值范畴,其范畴依次为(1)两条异面直线所成的角 0 , 90 、0 , 90 和0 , 180 ;求法: 1 先通过其中一条直线或者两条直线的平移,找出
6、这两条异面直线所成的角,然后通过解三角形去求得;2 通过两条异面直线的方向量所成的角来求得,但是留意到异面直线所成角得范畴是 0 , ,向量所成的角范畴是 0 , ,假如求出的是钝角,要注2意转化成相应的锐角;(2)直线和平面所成的角求法:“ 一找二证三求”,三步都必需要清晰地写出来;除特殊位置外,主要是指平面的斜线与平面所成的角,依据定义采纳“ 射影转化法”;(3)二面角的度量是通过其平面角来实现的解决二面角的问题往往是从作出其平面角的图形入手,所以作二面角的平面角就成为解题的关键;通常的作法有:()定义法; ()利用三垂线定理或逆定理;()自空间一点作棱垂直的垂面,截二面角得两条射线所成的
7、角,俗称垂面法此外,当作二面角的平面角有困难时,可用射影面积法解之,cos S ,其中 S 为斜面面积, SS为射影面积,为斜面与射影面所成的二面角;3等角定理假如一个角的两边和另一个角的两边分别平行,并且方向相同,那么这两个角相等;推论:假如两条相交直线和另两条相交直线分别平行,那么这两组直线所成的锐角(或直角)相等;四典例解析题型 1:直线间的距离问题第 2 页 共 24 页细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 24 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - -
8、- - - - -例 1已知正方体 ABCDA B C D的棱B O C 长为 1,求直线 DA 与 AC 的距离;解法 1:如图 1 连结 AC ,就 AC 面 ACD ,连结 DA 、DC 、DO,过 O 作 OEDO于 E A D 由于 AC 面 BBDD ,所以 AC OE;又 OD OE,所以 OE面 ACD ;因此 OE 为直线 DA 与 AC 的距离; ,可B E C 在 Rt OOD 中, OE 2O DOD2OOO 求得 OE3A 图 1 D 3点评:此题是异面直线的距离问题:可作出异面直线的公垂线;解法 2:如图 2 连接 AC 、DC 、BC 、ABA ,C B 得到分别
9、包含DA 和 AC 的两个平面ACD 和平面 ABC ,又由于 AC AC,AD BC ,所以面 ACD 面 ABC ;D C O2O1 A B 故 DA 与 AC 的距离就是平面ACD 和平面ABC 的距离,连 BD 分别交两平面于O 1,O 2两点,易证 O O 12是两平行平面距离;3图 2 A D 不 难 算 出 BO1D O23a, 所 以3O O 23a,所以异面直线BD 与 B C之间的距离为a ;33点评:如考虑到异面直线的公垂线不易做出,可分别过两异面直线作两平面相互平行,就异面直线的距离就是两平面的距离;题型 2:线线夹角BC例 2如图 1,在三棱锥 SABC 中,SABS
10、ACACB90 ,AC2,13 , SB29 ,求异面直线SC 与AB 所成角的余弦值;第 3 页 共 24 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 24 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -SA BC图 1 解法 1:用公式当直线 AB 平面 A ,AB 与 所成的角为 1, l 是 内的一条直线,l 与 AB在 内 的 射 影 AB 所 成 的 角 为 2, 就 异 面 直 线 l 与 AB 所 成 的 角 满 足c o s c o s
11、c o s 2;以此为据求解;由题意,知SA 平面 ABC ,AC BC ,由三垂线定理,知 SC BC ,所以 BC 平面 SAC;AB因为AC2,BC13,SB29,由勾股定理,得17,SA2 3,SC4;cos在Rt SAC中,cosSCAAC1,在Rt ACB中,SC2CABAC2;AB17cosSCAcosCAB17 17设 SC 与 AB 所成角为,就, cos解法 2:平移过点 C 作 CD/BA ,过点 A 作 BC 的平行线交 CD 于 D,连结 SD,就 SCD 是异面直线 SC 与 AB 所成的角,如图 2;又四边形 ABCD 是平行四边形;由勾股定理,得:DC AB 1
12、7,SA 2 3,SD 5;第 4 页 共 24 页细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页,共 24 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -SABD C图 2 在SCD 中,由余弦定理,得:cosSCDSC22DC2SD217;SC DC17点评:如不垂直,可经过如下几个步骤求解:(1)恰当选点,作两条异面直线的平行线,构造平面角;(2)证明这个角(或其补角)就是异面直线所成角;(3)解三角形(常用余弦定理) ,求出所构造角的度数;题型 3:点线距
13、离 例 3( 2002 京皖春, 15)正方形 ABCD 的边长是 2, E、F分别是 AB 和 CD 的中点,将正方形沿EF 折成直二面角(如图所示) .M 为矩形 AEFD 内一点, 假如 MBE =MBC ,MB 和平面 BCF 所成角的正切值为1 ,那么点 2M 到直线EF 的距离为;解析:过 M 作 MOEF,交 EF 于 O,就 MO平面 BCFE . 如下列图,作ONBC,设 OM=x,1,解得 x=2 ;2图又 tanMBO=1, BO=2x2又 S MBE=1BE2 MB2 sinMBE =1BE2 ME22SMBC=1BC2 MB 2 sinMBC =1BC2 MN22ME
14、 =MN,而 ME=5x21,MN =x2点评:该题较典型的反映明白决空间几何问题的解题策略:化空间问题为平面问题 来处理;题型 4:点面距离 第 5 页 共 24 页细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 24 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -例 4(2006 福建理, 18)如图,四周体CA=CB=CD=BD=2;()求证: AO平面 BCD ;()求异面直线 AB 与 CD 所成角的大小;()求点 E 到平面的距离;1证明:连结 O
15、C;BO=DO,AB=AD, AO BD ;BO=DO,BC=CD, COBD;ABCD 中, O、E 分别 BD、BC 的中点,在 AOC 中,由已知可得 AO=1,CO= 3 ;而 AC=2 , AO 2+CO 2=AC 2, AOC=90,即 AO OC;BD OC 0 ,AB 平面 BCD ;()解:取 AC 的中点 M,连结 OM、ME、OE,由 E 为 BC 的中点知 ME AB,OE DC;直线 OE 与 EM 所成的锐角就是异面直线AB 与 CD 所成的角;在 OME 中,EM1AB2,OE1DC.1 ,1222OM 是直角AOC 斜边 AC 上的中线,OM1 AC 2cosO
16、EA2,4异面直线AB 与 CD 所成角的大小为arccos24()解:设点E 到平面 ACD 的距离为 h. VAACDVACDE, 1h2 S ACD =1 2 AO2 S CDE. 33在 ACD 中, CA=CD =2,AD =2 , S ACD=1222237,222第 6 页 共 24 页细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 24 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -而 AO=1, S CDE=13223,242h=AOSCDE
17、1321,2SACD772点 E 到平面 ACD 的距离为21 ;7点评:本小题主要考查直线与平面的位置关系、异面直线所成的角以及点到平面的距离等基本学问,考查空间想象才能、规律思维才能和运算才能;题型 5:线面距离例 5斜三棱柱 ABC A 1B1C1 中,底面是边长为 两边 AB 、AC 均成 60 0 的角, AA 1=7;(1)求证: AA 1BC;4cm 的正三角形, 侧棱 AA 1 与底面(2)求斜三棱柱ABC A 1B1C1 的全面积;3cm2(3)求斜三棱柱ABC A 1B1C1 的体积;(4)求 AA 1 到侧面 BB 1C1C 的距离;解析 :设 A 1 在平面 ABC 上
18、的射影为0; A1AB= A 1AC ,O 在 BAC 的平行线 AM 上; ABC 为正三角形,AM BC;又 AM 为 A 1A 在平面 ABC 上的射影,A 1ABC (2)S AA1C 1CSAA1B1BABAA1sinA1AB4731432 B 1B A 1A,B1BBC ,即侧面 BB 1C1C 为矩形;S BB1C1 C4728又SA1B 1C 1SABC34243, S全=14322843228364( 3) cos A1AB=cos A 1AO 2 cosOAB ,cosA 1AO=cosA1ABcos6003cosOAB0cos303 sinA 1AO=6 , A 1O=A
19、 1Asin A 1AO= 3763VSABCA1 O34276282cm343(4)把线 A 1A 到侧面 BB 1C1C 的距离转化为点A 或 A 1到平面 BB1C1C 的距离为了找到 A 1 在侧面 BB 1C1C 上的射影,第一要找到侧面BB 1C1C 的垂面第 7 页 共 24 页细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页,共 24 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -设平面 AA 1M 交侧面 BB 1C1C 于 MM 1 BCAM ,
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- 新课标 2022 新课 数学 第一轮 复习 单元 讲座 空间 中的 夹角 距离
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