利用“棱法向量”求二面角

二面角的大小与其两个半平面的法向量的夹角是"相等"还是"互补"的问题,一直困扰着大家.本文从二面角的定义出发,利用"棱法向量"求二面角,有效地解决了这个问题.     

法向量与二面角大小关系的判定

用法向量求二面角的大小时,求得的两个半平面法向量的夹角与二面角大小是相等还是互补,往往困扰着我们．本文就这两种角之间的关系,给出判定方法,并举例说明方法的运用．     

一个不可缺少的环节

利用二面角的两个平面的法向量的夹角求二面角的平面角是一种常用的通法，它不需作出二面角的平面角，直接通过计算解决问题，因每个平面的法向量有两种不同的方向，两法向量的夹角一共有4种情况，如图1-4所示，对图1、2情形，二面角的平面角等于法向量的夹角；对图3、4情形，二面角的平面角与法向量的夹角互补，法向量的夹角与二面角的平面角相等或互补．具体解题时求出两法向量后，要先判断它们的方向，再根据它们的方向判定它们的夹角与平面角是相等还是互补．我们在解题时常常忽视这一环节，连高考题的标准答案也不例外（如下文例2），这是一个必不可少的环节，在解题时要明确书写表达出来．     

向量法解决二面角大小问题的一点改进

向量法是研究二面角问题的有效工具,在应用中,学生困惑于两点:一、二面角的平面角的大小与其两个半平面法向量的夹角的是相等还是互补;二、部分学生因计算不过关,求平面的法向量时容易出错.基于学生出现的两个问题,笔者进行了思考研究,为学生出现的两个问题的解决做出改进办法.     

取“等”还是取“补”——求二面角大小释疑

随着新课程改革的深入,用向量法求二面角越来越重要了.它不仅能最大限度地避开思维的高强度转化和添加各种辅助线的困难,而且还将灵活的逻辑思维推理转化为机械的代数运算．但教材在处理用向量法求二面角大小时,对两个面的法向量所成角与二面角大小是相等还是互补的判断,不好操作．     

用法向量求二面角的大小及其角度关系的确定

我们都知道,向量知识在数学学科里有其非常广泛的应用,尤其是在立体几何求角和距离时,若利用向量知识求解会得到事半功倍的效果,也正体现了向量知识的工具性和灵活性．而在应用向量知识求解二面角的大小时,不是所有的二面角的两个半平面的法向量的夹角都和二面角相等,有时是互补,那么,什么时候相等,什么时候互补,如何确定其“角度之间的大小关系”,一直以来是困扰很多教师和学生的一个难题．     

二面角是锐角还是钝角

自空间向量引入立体几何中，利用法向量解决二面角的大小成为可能．二面角大小的范围为[0，π]，2个法向量夹角的范围为[0，π]，那么二面角的大小等于2个法向量的夹角还是其补角呢？下面作如下的探究．     

空间平面向量方向判定的两种方法

二面角的平面角是高考的一个重点内容,也是热点内容,怎样利用平面的法向量求二面角的平面角呢？我们知道二面角的大小与法向量的夹角的关系＂同内同外是互补,一内一外是相等＂,关键是判定两个平面的法向量相对于二面角的面的方向,当平面与空间坐标系中的三个平面平行或重合时,平面的法向量很容易判定.下面介绍除此之外的平面的法向量的方向的两种判定方法.     

利用法向量判定二面角的大小

利用法向量求二面角时,两平面的法向量所成角与二面角是“相等”还是“互补”成为难点和关键,文[1]、文[2]引入“卦限向量”来判定,本文依托线性规划中二元一次不等式表示平面区域的判定方法,运用“类比法”得到利用法向量求解二面角的一种简洁有效的方法．     

构造三角形重心巧定两平面法向量的方向

利用平面的法向量可以方便地求出二面角平面角的大小,由于两法向量的夹角未必就是二面角的平面角的大小,许多杂志上都介绍了直接从图形上观察两法向量的方向,来确定两法向量的夹角是否为两平面的夹角．这种方法虽然简单,但由于空间任意两个向量都是共面的,要从图形上直接判定他们的方向,需要很强的空间想象能力,好多学生是达不到这种境界的．     

例析向量法求二面角的大小

用平面法向量求二面角大小,难点在于判断是"相等"还是"互补",试题一般都给出了平面法向量方向的判定方法,虽然简单可行,还要     

利用空间向量求二面角的判定方法

我们常用空间向量的方法求解立体几何的问题,在求解二面角α-l-β的大小时,常采用下面方法:设n₁,n₂分别为平面α,β的法向量,则两个法向量夹角的余弦值为cos〈n₁,n₂〉=（n₁·n₂）/（|n₁|·|n₂|）,进而求出两个法向量夹角〈n₁、n₂〉,而"二面角α-l-β的大小"与"两个法向量夹角〈n₁,n₂〉"相等或者互补.有些时候,题目     

二面角的向量求法

二面角也就是从一条直线出发的两个半平面所组成的图形,用作出二面角的平面角,证明、求解三步曲来求二面角的大小,有时会很难找出二面角的平面角.而用向量来求二面角的大小就可以不用作二面角的平面角,只要求二个半平面的法向量的夹角就可以求出二面角的大小了.但这有一个缺点,法向量的夹角有可能是二面角的补角,所以只能通过图形来判断法     

利用向量求二面角大小的又一方法

文[1]给出一种判定“二面角的平面角与其面的法向量夹角的关系”,读完这篇文章后,获益匪浅.笔者通过研究给出另一种利用向量求二面角大小的可行性方法,此法可以避免产生二面角的平面角与其面的法向量夹角的关系误判,而且思路更直观、清晰.定理1如下左图已知二面角α?L?β的平面角为θ,A∈α且A?L,B∈β且B?L,AM⊥L于M,BN⊥L于N,则cosθ=||||MA NBMA NB?.由二面角的平面角的定义易证定理1.定理2如上右图,空间任意一条直线L,A,B是直线L上的两个点,M是空间任意一点,MN⊥L于N,则||2NM AM AM ABABAB=???.证明∵向量AN为AM在A…     

平面法向量在求角与距离中的应用

高中数学教材引入了向量，根据向量的知识我们知道，平面与平面所成的二面角与这两个平面的法向量所成的角相等或互补．于是我们可得。     

二面角的平面角与其面的法向量夹角的关系判定

空间向量引入后,用空间向量解决立体 几何中的垂直、平行、共面、角、距离等问 题,可以减少辅助线,避开复杂的空间想象,降 低了解题的难度,求二面角α ?l ? β 的大小问题可以转化为二面角两个面所对应的法向量与法向量夹角的问题,避免了寻找二面角的平面角的麻烦,一般步骤如下: uv v (1)求平面α ,平面 β 的法向量 m,n . uv v (2)求< m,n >的大小. (3)利用二面角α ? l ? β 与其法向量夹角 uv v关系,得出二面角α ?l ? β 的大小为< m,n > …     

巧用共线定理解立体几何问题

问题一立体几何中,求二面角的大小问题,无论是教材还是各种资料大量选用两个面的法向量求解,当这两个平面的法向量均不知时,求法向量需要列两个方程组,共有六个坐标参数需要确定,我们都知道,实际上这六个坐标是通过两次赋值后,再解两个二元一次方程组才得以实现的,且赋值时并不是随意的,而是由向量的方向所确定的,选择不同的方向分别等于二面角的平面角或其补角,这样的解题方式很容易出错!     

例谈二面角的两种向量求法

<正>向量具有数和形两方面的特性,新课标将向量引入中学教材,给几何问题的解决增添了活力.求二面角的大小,是立体几何中的一个基本问题,利用向量可避免求作二面角等带来的困难,方便了求二面角的大小.本文举例介绍利用向量求二面角的两种方法.     

利用向量法解二面角问题研究

二面角是求解立体几何问题的一个"瓶颈",向量法是解决二面角问题的有效方法,向量法求二面角通常有三种转化方式,即先作平面角再求解;利用法向量求解;转化为异面直线夹角再求解.研究用向量法解决立体几何二面角问题,能提高学生的解题能力.     

换一对法向量，再求二面角

利用法向量求二面角时,两半平面的法向量所成角与二面角"相等"或"互补",如何取舍?没有既方便又严谨的判别方法.有些教科书[1]上只是"结合图"观察决定取"锐角"或"钝角",有违数学的严密性.