“怎么找二面角”,二面角怎么找?

怎么找二面角

一、二面角怎么找?

    在二面角的棱上选一点,向两个半面画垂直线,两条直线的夹角就是二面角的角度。

二、怎么找2面角,请详细点。

    先在一个面内找一个点A再在另一个面做这个点的射影B然后在过点B作两个面的交线的垂线BO连接Ao角AOB就是这两个面的二面角了

三、怎么用几何法求二面角?

    平面向量概要
    从平面向量到立体向量
    方向向量:和已知直线平行或重合的向量
    法向量
    法向量的求法
    向量叉乘
    二面角与立体向量的关系
    实战演练平面向量的定义:一条有长度的有向线段
    以ar{AB}向量为例,其坐标为left(c,d ight)它与平面直角坐标系结合如下
    表示一条从A点到B的有线线段,ar{AB}=left(c,d ight),其中c=x_{B}-x_{A},d=y_{B}-y_{A},以图中为例
    如图所示A坐标为(1,1),B点坐标为(3,3),则ar{AB}=(3-1,3-1)=(2,2)
    平面向量与平面直角坐标系相结合时,向量可以用两个端点的坐标差来表示从平面向量到立体向量既然平面向量可以建立在平面直角坐标系中,并且可以由x,y两个参数来表示,
    如果我们在原有的2个参数基础上再引入一个参数z并相应地在坐标系中建立一个垂直于x轴,y轴所构成平面的z轴,我们会发现产生了一个新的,立体化的坐标系
    其中红色的为x轴(我们习惯上将x轴的延伸方向指向自己,称为右手取向),则绿色的为y轴,
    蓝色的则为新加入的z轴
    此时,ar{AB}=(c,d,e),其中c等于x_{B}-x_{A},d=y_{B}-y_{A},e=y_{B}-y_{B}以下图为例
    Aleft(0,0,0 ight),Bleft(1,1,2 ight)则ar{AB}=(1-0,1-0,2-0)=(1,1,2)它同理表示从A到B的有向线段,
    方向向量:和已知直线平行或重合的向量例如ar{AB}与直线f重合,则其为f的方向向量,f'由f平移得到,故ar{AB}也是f'的方向向量值得注意的是,直线并没有方向,所以它的方向向量其实可以有两个方向,这一点在代入计算时需要注意
    法向量简而言之法向量就是描述某一个平面方向的向量,垂直于该平面的直线的方向向量就是该平面的法向量如图所示,直线DE垂直于平面ABC,ar{EF}为直线DE方向向量,所以ar{EF}为平面ABC的方向向量
    法向量的求法直线的方向向量很好求,就是普通向量的求法,平面的法向量求法则需要联立方程求解,接下来展示一般解法
    以上图为例A(0,0,3),B(-1,4,0),C(2,1,0),则可以得出ar{AB}=(-1,4,-3)ar{BC}=(3,-3,0)
    设该平面法向量为ar{n}
    应有ar{n}cdotar{AB}=0,ar{n}cdotar{BC}=0可以得到方程组如下
    -1x+4y-3z=0
    3x-3y+0z=0
    解出上述方程的一组解(x_{1},y_{1},z_{1})所构成的向量即为该平面的法向量,此处为left(1,1,1 ight)
    我们不难发现在最后试根的过程中是非常麻烦的,有时候甚至有点困难,对于一些水平较高的读者我们不妨引入一种更快,更简单的计算方法
    向量叉乘这里暂时不过多介绍外积的知识,有兴趣的读者可以看看后续的文章,此处只讨论快速的解题方法
    首先重复书写第1个向量的3个参数为第1行,同理再重复书写第2行的3个参数为第2行,将他们一一对齐,注意不要出现顺序错误,如下(-1,4,-3,-1,4,-3)
    (3,-3,0,3,-3,0)
    第二步,掐头去尾,去掉第1列和最后一列的参数,仅留下中间2列的参数,操作如下(4,-3,-1,4)
    (-3,0,3,-3)
    接下来进行叉乘,若将相邻的两列看成一组,那么该组的结果总是(左上角那个数✖️右下角那个数)—(右上角那个数✖️左下角的那个数)得到,并且此结果可以作为法向量的一个参数听不太懂我们就来实际操作
    由4*0-[-3*(-3)]的结果作为第一个参量,-3*3-(-1*0)作为第二个参量,同理第三个参量也是如此得到,那么如此算出来的结果ar{n}=(-9,-9,-9)=9 imes(-1,-1,-1),与我们第一次解方程组得出的法向量平行,即证明我们的过程正确,但是这个过程逻辑性强了很多,当参数复杂时,这种方法会更快更省时间二面角与立体向量的关系在立体几何该章节中,向量能对很多线面位置关系的结论进行代数证明,比如线线垂直,线面垂直等等,
    但在高考中第一问有关这些结论的证明我们常常从几何角度出发,而不从代数入手,会更加节省时间,但思维难度稍大
    后续会介绍一种代数,几何相结合的方法,具有时间短,思维量小的特点
    接下来进入正题,怎样用向量相关的知识求解二面角
    首先我们是通过求解二面角的余弦值来间接求出二面角,而这个二面角往往给的参数非常特殊,读者仅需熟记常用三角函数数值表即可求解如下图
    注意:AB和BC为两个平面的侧视图,由于视角关系,平面上第三点暂未画出如图anglegamma即为我们需要求的二面角,ar{DF}和ar{EF}分别为平面AB和BC的法向量,则有因为anglealpha的对顶角与anglegamma互为补角,anglegamma与angleeta互为补角
    所以anglealpha=angleeta
    cosalpha=frac{ar{EF}cdotar{DF}}{left[ar{EF} ight]cdotleft[ar{DF} ight]}
    上式中法向量及其夹角和模长都可以由坐标系坐标求得cosgamma=cosleft(pi-eta ight)=cosleft(pi-alpha ight)=-cosalpha=-left(frac{ar{EF}cdotar{DF}}{left[ar{EF} ight]cdotleft[ar{DF} ight]} ight)
    我们直接求出来的法向量的夹角余弦值是正值,而往往有时候我们需求解的二面角的余弦值是负值,且和法向量夹角的余弦值互为相反数,比如上面那种情况,所以我们为了在计算时更快,我们只需在求出的法向量夹角的余弦值基础上加上一个绝对值即可如下
    cosgamma=left|cosalpha ight|=left|frac{ar{EF}cdotar{DF}}{left[ar{EF} ight]cdotleft[ar{DF} ight]} ight|
    这就是向量法求解二面角的基本原理,合理建好坐标系,求解二面角事半功倍
    实战演练阅读了这么多的抽象的东西不妨用一道例题来练练手
    第一问我们来简单分析一下,告诉的条件有面面垂直,一个正方形和一个已知直径的圆,只要得到线线垂直就能证明面面垂直,很容易证明出来BCotDM,只需要在DeltaBCM中找一条线段与DM垂直即可,这里我们发现正好可以利用圆的性质证明出DMotCM那么好,我们来简单写一下过程
    因为四边形ABCD是方形
    所以BCotCD
    又CDepsilon平面CDM,平面CDMot平面ABCD,DMepsilon平面CDM
    所以BCotDM
    又CD为圆的直径,
    所以DMotCM,DMot平面CBM,即平面AMDot平面CMD
    证毕
    第二问才是重头戏,我们很容易看出这个在不断变化的四棱锥中,若以平面ABCD为底,三棱锥的体积变化由高引起,高即为M到CD的距离,所以我们可以看出当M位于CD中垂线时,三棱锥体积有最大值
    那我们画出此时M的位置M',并作M'EotDC,以ar{EM'}为z轴正方向建立空间直角坐标系,如上图所示则E(0,0,0)M'(0,0,1)A(2,-1,0)B(2,1,0)C(0,1,0)D(0,-1,0)
    ar{MA}=(2,-1,-1)ar{MB}=(2,1,-1)ar{MC}=(0,1,-1)ar{MD}=(0,-1,-1)
    经过向量叉乘得到平面MAB的法向量ar{n_{1}}=(2,0,4),平面MCD的法向量ar{n_{2}}=(-2,0,0)
    cosalpha=left|frac{-4}{4sqrt{5}} ight|=frac{1}{sqrt{5}},即sinalpha=frac{2sqrt{5}}{5}
    对于部分省市的文科生来说,二面角问题,只能通过较大思考量来构造辅助线,进而求解,这种方法对中低水平的读者来说是有一定难度的,而向量法求解,并不是理科生才能掌握的,是一种高效简介易用的方法,能在考场上省出一部分时间,事半功倍这里给大家留一道稍微有难度的题目,请有兴趣的读者自行尝试
   

四、怎么找2面角,请详细点。

    二面角一般都存在与特殊位置
    找二面角最常见的是先找出AB上的一个点
    分别在两个面上作AB的垂线,
    这样那个角就是二面角的平面角了

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