二面角怎么找(二面角P_BC_A什么意思)

2025-01-2617:02:22百科知识0

空间坐标系与平面坐标系相较,增加了一条坐标轴和相应的坐标,其余的运算与证明方式保持一致,因此我们不再赘述其基础内容。

对于坐标运算尚不熟悉的朋友们,可以回顾一下平面向量的坐标运算部分。

我们本次的重点在于解析高常遇到的,如何运用空间坐标系来解答立体几何的问题。

请大家注意这个二面角的概念。

二面角,字面意思即为两个面的夹角,但在数学中,它特指两个半平面之间的夹角。与两个面夹角的范围为(0°,90°]不同,两个半面的夹角其范围变为(0°,180°]。

要求得二面角的大小,需先构建适当的位置空间坐标系,并找出相关点的坐标。

一旦获得点的坐标,后续步骤将遵循既定的模式进行。

在计算过程中,有两大误区是常出现的,而且都源于过于复杂的操作。

以下,我们通过实例演示如何利用空间坐标系来求二面角的大小。

设二面角A-BC-D中,A点坐标为(0,3,2),B点为(1,2,3),C点为(0,1,1),D点为(2,2,2)。

我们设定面ABC的法向量i的坐标为(a,b,c)。

法向量是与面垂直的向量。要得到它,我们需要使用一个方法:找到面内两条相交直线的向量,并使法向量与它们垂直。

例如,我们可以找到AB和BC的向量。设AB=(1,-1,1),BC=(-1,-1,-2)。

然后使法向量与这两个向量垂直,即它们的点积为0。

我们得到两个等式:i·AB=a-b+c=0;i·BC=-a-b-2c=0。

但请注意,仅有两个等式并不能解出三个未知数。那么是否存在第三个等式呢?

实际上,法向量只需要方向不需要长度,因此我们只需给a,b,c中的一个值进行赋值,这里c=2为例。

这样我们就可以解出a和b的值,最终得到法向量i为(-3,-1,2)。

同样地,我们可以求出面BCD的法向量j为(1, -3, 1)。

接着将这两个法向量代入二面角的夹角公式中,即可得到二面角的余弦值。

此外要注意另一个常见错误发生的地方。

在求解法向量的过程中,尽管该过程较为复杂,但在某些特殊情况下可以直接得出法向量。如若所求的面恰好位于或平行于坐标面时,可以直接写出其法向量。

例如:若此面位于xoy坐标面内或与其平行,其法向量为(0,0,1);若此面位于xoz坐标面内或与其平行,其法向量为(0,1,0)等。

对于线面角的求解与二面角的求解原理相似,即求面的法向量与直线的夹角。

根据上述步骤和原理,我们可以得出线面角的解法。

至此,我们已经完成了关于立体几何部分知识点的讲解。总结一下,使用坐标法解决立体几何问题通常比使用几何法更为简便,因此在条件允许的情况下优先建立坐标系。

还需注意的是,在解决几何问题时不要被图形误导,最好的方法是自行重新绘制图形。