2.兩個平面垂直的判定方法(判定方法有兩種,一是利用定義,二是利用判定定理.)
1.兩個平面垂直的定義、畫法
3.如圖,正方體的棱長為1,
,求:
(1)
與
所成角;
(2)
與平面
所成角的正切值;
(3)平面
與平面
所成角![]()
解:(1)∵
∴
與
所成角就是![]()
∵
平面
∴
(三垂線定理)
在
中,
∴![]()
(2)作
,平面
平面![]()
∴
平面
,
為
與平面
所成角
在
中,
∴![]()
(3)∵
∴
平面![]()
又∵
平面
∴平面
平面![]()
即平面
與平面
所成角為![]()
![]()
說明:本題包含了線線角,線面角和面面角三類問題,求角度問題主要是求兩條異面直線所成角
,直線和平面所成角
,二面角
三種;求角度問題解題的一般步驟是:(1)找出這個角;(2)證明該角符合題意;(3)作出這個角所在的三角形,解三角形,求出角;求角度問題不論哪種情況都?xì)w結(jié)到兩條直線所成角問題,即在線線成角中找到答案![]()
2.如果二面角
的平面角是銳角,點
到
的距離分別為![]()
,求二面角的大小![]()
分析:點
可能在二面角
內(nèi)部,也可能在外部,應(yīng)區(qū)別處理![]()
解:如圖1是點
在二面角
的內(nèi)部時,圖2是點
在二面角
外部時,
∵
∴![]()
∵
∴面![]()
同理,面![]()
而面
面![]()
∴面
與面
應(yīng)重合
即
在同一平面內(nèi),
則
是二面角
的平面角
在
中,
∴![]()
在
中,
∴![]()
故
(圖1)或
(圖2)
即二面角
的大小為
或![]()
![]()
說明:作一個垂直于棱的平面,此平面與兩個半平面的交線所成的角就是二面角的平面角![]()
1.直角
的斜邊
在平面
內(nèi),
與
所成角分別為
,
是斜邊
上的高線,求
與平面
所成角的正弦值![]()
解:過點
作
于點
,連接
,
則
,
,
為所求
與
所成角,記為
,
令
,則
,
則在
中,有![]()
在
中,![]()
∴
與平面
所成角的正弦值
.
例1
如圖,已知
是圓
的直徑,
垂直于
所在的平面,
是圓周上不同于
的任一點,求證:平面
平面
.
分析:根據(jù)“面面垂直”的判定定理,要證明兩平面互相垂直,只要在其中一個平面中尋找一條與另一平面垂直的直線即可![]()
解:∵
是圓
的直徑,∴
,
又∵
垂直于
所在的平面,∴
,
∴
平面
,又
在平面
中,
所以,平面
平面
.
說明:由于平面
與平面
相交于
,所以如果平面
平面
,則在平面
中,垂直于
的直線一定垂直于平面
,這是尋找兩個平面的垂線的常用方法![]()
例2.已知
,求證:
.
證明:設(shè)
,
在
內(nèi)取點
,過
作
于
,
于點
,
∵
,∴
,
又∵
,
∴
,同理可得
,
∴
.
例3.已知在一個
的二面角的棱長有兩點
,
分別是在這個二面角的兩個平面內(nèi),且垂直于線段
,又知
,求
的長![]()
解:由已知
,
∴![]()
![]()
![]()
,
![]()
3.兩平面垂直的性質(zhì)定理: 若兩個平面互相垂直,那么在一個平面內(nèi)垂直于它們的交線的直線垂直于另一個平面![]()
已知:
于點
,
求證:
.(面面垂直
線面垂直)
證明:在
內(nèi)過
作
,則由題意得
是
的平面角,
∵
知
,又∵
, ∴
.
1
兩個平面垂直的定義:
兩個相交成直二面角的兩個平面互相垂直;相交成直二面角的兩個平面叫做互相垂直的平面![]()
2.兩平面垂直的判定定理: 如果一個平面經(jīng)過另一個平面的一條垂線,那么這兩個平面互相垂直![]()
已知:直線
平面
,
平面
,垂足為
,
求證:
.(線面垂直
面面垂直)
證明:如圖所示,令
,則
,
在
內(nèi)過
作
,
∵
,∴
,
∴
是二面角
的平面角,
又∵
,∴
是直角,
所以,
與
所成的二面角是直角,即
.
實例:建筑工地在砌墻時,常用鉛垂的線來檢查所砌的墻是否和水平面垂直![]()
4.二面角的平面角:
(1)過二面角的棱上的一點
分別在兩個半平面內(nèi)作棱的兩條垂線
,則
叫做二面角
的平面角![]()
(2)一個平面垂直于二面角
的棱
,且與兩半平面交線分別為
為垂足,則
也是
的平面角![]()
說明:(1)二面角的平面角范圍是
;
(2)二面角的平面角為直角時,則稱為直二面角,組成直二面角的兩個平面互相垂直![]()
2.
公式:已知平面a的斜線a與a內(nèi)一直線b相交成θ角,且a與a相交成j1角,a在a上的射影c與b相交成j2角,則有![]()
3
二面角的概念:平面內(nèi)的一條直線把平面分為兩個部分,其中的每一部分叫做半平面;從一條直線出發(fā)的兩個半平面所組成的圖形叫做二面角,這條直線叫做二面角的棱,每個半平面叫做二面角的面
若棱為
,兩個面分別為
的二面角記為
;二面角的圖形表示:
第一種是臥式法,也稱為平臥式:
![]()
![]()
第二種是立式法,也稱為直立式:
![]()
![]()
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