前几日老刘蹭高考热点,点评了几道2022年高考数学题,其中有一篇《向量大法秒解2022高考数学立体几何 第19题》,有小伙伴发信息给老刘说“几何从小就是自己弱项,到了高中里面对立体几何更是痛苦,辅助线什么的无从下手”,他看了前文觉得很有帮助,希望老刘完整地再介绍下这个方法老刘想,害怕立体几何的同学应该也有不少,这些同学不是不努力,可能只是思维形式的不同,对于直观的、空间的观察不敏感,下面我们就来聊聊关于高考题向量典型例题及解析?接下来我们就一起去了解一下吧!

高考题向量典型例题及解析(完整介绍向量大法解决高考立体几何大题)

高考题向量典型例题及解析

前几日老刘蹭高考热点,点评了几道2022年高考数学题,其中有一篇《向量大法秒解2022高考数学立体几何 第19题》,有小伙伴发信息给老刘说“几何从小就是自己弱项,到了高中里面对立体几何更是痛苦,辅助线什么的无从下手”,他看了前文觉得很有帮助,希望老刘完整地再介绍下这个方法。老刘想,害怕立体几何的同学应该也有不少,这些同学不是不努力,可能只是思维形式的不同,对于直观的、空间的观察不敏感。

其实辅助线,无非是“连接两点”、“作中点”、“作中线”,“作中垂线”、“作角平分线”、“作延长线”这些,均是尺规作图的基本方法,尺规作图作的东西实质上是多项式的根的表达,这不也落在代数上了,几何的发展慢慢地从直观发展到了抽象的拓扑几何、微分几何,从图形表示几何发展到用函数表示几何,从这方面来说几何的终点是代数这句话也是有道理的。转本的同学可略过此文,因为考纲中已去掉向量代数部分,本文专为高中里的小伙伴所写。好了,废话说了好多,以下直接上正文。

高中的立体几何图形,也是由点,线段,面组成,点即是坐标,而向量就是有方向的线段,面则是由两个向量决定,所以高中立体几何中,万物皆向量。

近年高考的立体几何大题,无非是:

(1)求线段长(向量的模);

(2)证明两线平行(两线向量数乘表示);

(3)证明两线垂直(两线向量点乘=0);

(4)证明线面平行(线向量和面法向量垂直,即点乘=0);

(5)证明线面垂直(线向量和面法向量平行,即可数乘表出);

(6)关于二面角(两面法向量夹角余弦公式)。

老刘在括号里已经给出了向量的用法。用向量,无须任何辅助线,只看坐标,纯数字计算。

先回顾下相关概念高中里都学过向量,都知道其大小(模),方向是两要素。已知A、B两点的坐标,有

可见,向量AB可以用坐标来表示。

对于两个向量ab,有

这个夹角的余弦公式可以用来判断两个向量垂直,可以用来计算线的夹角,乃至面的夹角(二面角)。

下面重点介绍向量的叉乘,用来解决二面角问题:

向量点乘又叫数量积其结果是一个数值,而向量叉乘又叫向量积其结果则还是一个向量,可运用简单的二阶矩阵来计算其坐标

其模是,两个向量模的积和向量夹角的正弦(即两个向量组成的平行四边形面积),

其方向与这两个向量垂直。

立体几何中的面ABCD,其中AB和AC就是两个相交向量,AB和AC的叉乘就是这个面的法向量,二面角不就是两个面的夹角吗?而两个面的法向量的夹角与二面角一般是互补关系,通过这样的方法,可将求二面角化为求两个面法向量的夹角,而向量夹角我们前面贴过向量夹角的余弦公式。

当然想要用向量大法的话还要建立立体坐标系啊,下面简单介绍下右手法则坐标系

如上图,x轴、y轴、z轴两两垂直,伸出右手,大拇指为z轴,x轴逆时针方向转90度即是y轴。

当我们看到立体几何题中出现直棱柱,正方体这样的多面体,我们可以考虑将底面多边形的一个端点设为原点(0,0,0),多边形的边设为x轴或y轴,将棱设为z轴以建立坐标系。

当我们看到立体几何题中出现圆柱,圆锥这样的旋转体,我们可以考虑将底面圆心设为原点(0,0,0),两条互相垂直的直径设为x轴和y轴,将高设为z轴以建立坐标系。

这样,我们不需要添加辅助线,纯数字间的运算,小伙伴可以试一试啦。

这是2020年的

这是2019年的。

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