立体几何中二面角的平面角的定位
BC-—C的大小。
这是一道由平面图形折叠成立体图形的问题,解决问题的关键在
于搞清折叠前后“变”与“不变”。结果在平面图形中过A作AE⊥BD交BD于O、交BC于E,则折叠后OA、OE与BD的垂直关系不变。但OA与OE此时变成相交两线段并确定一平面,此平面必与棱垂直。由特征Ⅱ可知,面AOE与面ABD、面CBD的交线OA与OE所成的角,即为所求二面角的平面角。另外,A在面BCD上的射影必在OE所在的直线上,又题设射影落在BC上,所以E点就是A′,这样的定位给下面的定量提供了优质服务。事实上,AO=AB·AD/BD=3*4/5=12/5,OA′=OE=BO·tgc∠CBD,而BO=AB2/BD=9/5, tg∠CBD,故OA′=27/20。在Rt△AA′O中,∠AA′O=90°所以cos∠AOA′=A′O/AO=9/16,ty∠AOA′=arccos9/16即所求的二面arccos9/16。
通过对例2的定性分析、定位作图和定量计算,特征Ⅱ从另一角度告诉我们:要确定二面角的平面角,我们可以把构成二面角的两个半平面“摆平”,然后,在棱上选取一适当的垂线段,即可确定其平面角。“平面图形”与“立体图形”相映生辉,不仅便于定性、定位,更利于定量。
特征Ⅲ显示,如果二面角α—ι—β的两个半平面之一,存在垂线段AB,那么过垂足B作ι的垂线交ι于O,连结AO,由三垂线定理可知OA⊥ι;或者由A作ι的垂线交ι于O,连结OB,由三垂线定理逆定理可知OB⊥ι,此时,∠AOB就是二面角α—ι—β的平面角,如图。
由此可见,地面角的平面角的定位可以找“垂线段”。
例3 在正方体ABCD—A1B1C1D1中,棱长为2,E为BC的中点。求面B1D1E与面积BB1C1C所成的二面角的大小。
例3的环境背景表明,面B1D1E与面BB1C1C构成两个二面角,
由特征Ⅱ可知,这两个二面角的大小必定互补,下面,如
果思维由特征Ⅲ监控,背景中的线段C1D1会使眼睛一亮,我们只须由C1(或D1)作B1E的垂线交B1E于O,然后连结OD1(或OC1),即得面D1BE与面CC1B1E所成二面角的平面角∠C1OD1,如图,计算可得C1O=4*51/2/5。
在Rt△D1C1O中,tg∠C1OD=D1C1/C1O=51/2/2。
故所求的二面角角为arctg51/2/2或π-arctg=51/2/2
三、三个特征的关系
以上三个特征提供的思路在解决具体总是时各具特色,其标的是
分别找
这是一道由平面图形折叠成立体图形的问题,解决问题的关键在
于搞清折叠前后“变”与“不变”。结果在平面图形中过A作AE⊥BD交BD于O、交BC于E,则折叠后OA、OE与BD的垂直关系不变。但OA与OE此时变成相交两线段并确定一平面,此平面必与棱垂直。由特征Ⅱ可知,面AOE与面ABD、面CBD的交线OA与OE所成的角,即为所求二面角的平面角。另外,A在面BCD上的射影必在OE所在的直线上,又题设射影落在BC上,所以E点就是A′,这样的定位给下面的定量提供了优质服务。事实上,AO=AB·AD/BD=3*4/5=12/5,OA′=OE=BO·tgc∠CBD,而BO=AB2/BD=9/5, tg∠CBD,故OA′=27/20。在Rt△AA′O中,∠AA′O=90°所以cos∠AOA′=A′O/AO=9/16,ty∠AOA′=arccos9/16即所求的二面arccos9/16。
通过对例2的定性分析、定位作图和定量计算,特征Ⅱ从另一角度告诉我们:要确定二面角的平面角,我们可以把构成二面角的两个半平面“摆平”,然后,在棱上选取一适当的垂线段,即可确定其平面角。“平面图形”与“立体图形”相映生辉,不仅便于定性、定位,更利于定量。
特征Ⅲ显示,如果二面角α—ι—β的两个半平面之一,存在垂线段AB,那么过垂足B作ι的垂线交ι于O,连结AO,由三垂线定理可知OA⊥ι;或者由A作ι的垂线交ι于O,连结OB,由三垂线定理逆定理可知OB⊥ι,此时,∠AOB就是二面角α—ι—β的平面角,如图。
由此可见,地面角的平面角的定位可以找“垂线段”。
例3 在正方体ABCD—A1B1C1D1中,棱长为2,E为BC的中点。求面B1D1E与面积BB1C1C所成的二面角的大小。
例3的环境背景表明,面B1D1E与面BB1C1C构成两个二面角,
由特征Ⅱ可知,这两个二面角的大小必定互补,下面,如
果思维由特征Ⅲ监控,背景中的线段C1D1会使眼睛一亮,我们只须由C1(或D1)作B1E的垂线交B1E于O,然后连结OD1(或OC1),即得面D1BE与面CC1B1E所成二面角的平面角∠C1OD1,如图,计算可得C1O=4*51/2/5。
在Rt△D1C1O中,tg∠C1OD=D1C1/C1O=51/2/2。
故所求的二面角角为arctg51/2/2或π-arctg=51/2/2
三、三个特征的关系
以上三个特征提供的思路在解决具体总是时各具特色,其标的是
分别找
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