立体几何中的高考高频题型——求异面直线的夹角属于中档题,通常的做法是建系求解,这样易于操作,但耗时稍长。在高考考场上惜时如金,如果能更快的解答这类题,就可以取得更大的心理优势,减少潜在的失分,多得分。学霸之所以能取得高分,是因为他们平常做题多想少算,一题多解,融会贯通地研究各种题型的解法。考试时会根据题目的具体情境,选择最优的解法。下面将求异面直线所成角三种方法归纳如下。

高考数学平面几何知识(立体几何异面直线夹角)(1)

一、求异面直线夹角之向量法

①求两直线的方向向量;②求两向量夹角的余弦;③因为直线夹角为锐角,所以②对应的余弦取绝对值即为直线所成角的余弦值.

高考数学平面几何知识(立体几何异面直线夹角)(2)

思路分析:先建立空间直角坐标系,设立各点坐标,利用向量数量积求向量夹角,再根据向量夹角与线线角相等或互补关系求结果.

高考数学平面几何知识(立体几何异面直线夹角)(3)

答案 :C

总结:利用法向量求解空间线面角的关键在于“四破”:第一,破“建系关”,构建恰当的空间直角坐标系;第二,破“求坐标关”,准确求解相关点的坐标;第三,破“求法向量关”,求出平面的法向量;第四,破“应用公式关”.

高考数学平面几何知识(立体几何异面直线夹角)(4)

二、求异面直线夹角之几何法

①平移两直线中的一条或两条,到一个平面中;②利用边角关系,找到(或构造)所求角所在的三角形;③求出三边或三边比例关系,用余弦定理求角.

例2:[2018全国卷2,9]

在正方体ABCD-A1B1C1D1中,为棱CC1的中点,则异面直线AE与CD所成角的正切值为

高考数学平面几何知识(立体几何异面直线夹角)(5)

思路分析:利用正方体ABCD-A1B1C1D1中,CD∥AB,将问题转化为求共面直线AB与AE所成角的正切值,在△ABE中进行计算即可.

解析:在正方体ABCD-A1B1C1D1中,CD∥AB,

所以异面直线AE与CD所成角为∠EAB,

设正方体边长为2a,

则由为棱CC1的中点,可得CE=a,

高考数学平面几何知识(立体几何异面直线夹角)(6)

答案:C

总结:几何法主要是通过平移,将两条异面直线移到一个三角形中,再进行求解。求解思路是:①找到或做出该角;②将该角放到一个三角形中并求解它的某个三角函数值;③根据该角的取值范围合理取舍。

高考数学平面几何知识(立体几何异面直线夹角)(7)

三、求异面直线夹角之补形法

补形法是将一个几何体补成另一个几何体后,在新的几何体中研究原几何体中有关元素的位置关系及其大小。

例3:[2016年全国卷I理11]

平面α过正方体ABCD-A1B1C1D1的顶点A.α∥平面CB1D1,α∩平面ABCD=m.α∩平面ABB1A1=n.则m,n所成角的正弦值为( )

高考数学平面几何知识(立体几何异面直线夹角)(8)

思路分析:题目中线面关系、几何体较为单一,所求几何关系不易观察。如果将题目中的几何体进行复制补形,隐性的几何关系就可通过平行转化,变得直观。

解析:在正方体ABCD-A1B1C1D1的下方补两个相同的正方体,如图。因为AR∥B1D1,AF∥D1C,可得平面ARF∥平面B1CD1,由题设可知AR,AF分别为m,n。

高考数学平面几何知识(立体几何异面直线夹角)(9)

由图可知△CB1D1为等边三角形,故m,n所成角的角为60°,选项A正确.

答案:A

总结:补形法是站在高起点上思考问题,可极大提高考生空间想象能力,具有化抽象为直观,化隐为显的强大功能。补形法通常是将一般的几何体补成特殊的正方体或长方体,将棱锥补成棱柱等.

高考数学平面几何知识(立体几何异面直线夹角)(10)

上面三种方法,是求解异面直线夹角的常用方法,学霸们经常采用的是补形法!如果你有更好的方法,可以发表评论,共同学习!

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