1、第二章 第一节求异面直线所成角 (第2课时,共 2 课时)直线a、b是异面直线,经过空间任意一点 O ,分别引直线aa , b b。我们把直线a和b所成的锐角(或直角)叫做异面直线a和b所成的角.注意:异面直线所成角的范围是0a90求异面直线所成角的步骤有哪些?求角的步骤:一“作”二“证”三“算”例1如图,已知正方体ABCDABCD. 哪些棱所在直线与直线BA是异面直线?直线BA和CC的夹角是多少?哪些棱所在的直线与直线AA垂直?变1 2012郑州一模 如图7416所示,在三棱柱ABCA1B1C1中,AA1底面ABC,ABBCAA1,ABC90,点E,F分别是棱AB,BB1的中点,则直线EF和
2、BC1所成的角是 ()A45B60C90D120图7416例2如图7417,在棱长为1的正方体ABCDA1B1C1D1中,M,N,P分别为A1B1,BB1,CC1的中点求异面直线D1P与AM,CN与AM所成的角的余弦值为_变2已知A是BCD平面外的一点,E,F分别是BC,AD的中点(1)求证:直线EF与BD是异面直线;(2)若ACBD,ACBD,求EF与BD所成的角.例3已知三棱锥ABCD中,ABCD,且直线AB与CD成60角,点M,N分别是BC,AD的中点,求直线AB和MN所成的角的大小变3 在正四面体S-ABC中,SABC, E, F分别为SC、AB 的中点,那么异面直线EF 与SA 所成
3、的角等于( )(A)300 (B)450 (C)600 (D)900变4 如图,空间四边形SABC中,各边及对角线长都相等,若E、F分别为SC、AB的中点,那么异面直线EF与SA所成的角等于( ) A.90 B.60 C.45 D.30例4 (1)2012四川卷 如图7414所示,在正方体ABCDA1B1C1D1中,M,N分别是棱CD,CC1的中点,则异面直线A1M与DN所成的角的大小是_图7414图7415(2)2012武汉一模 如图7415,矩形ABCD中,AB2,BC4,将ABD沿对角线BD折起到ABD的位置,使点A在平面BCD内的射影点O恰好落在BC边上,则异面直线AB与CD所成角的大
4、小为_第二章 第一节求异面直线所成角答案 (第2课时,共 2 课时)例1 解析:由异面直线的定义可知,棱AD,DC,CC,DD,DC,BD所在直线分别与直线BA是异面直线. 由BBCC可知,BBA为异面直线BA与CC的夹角,BBA=45,所以BA与CC的夹角为45.直线AB,BC,CD,DA,AB,BC,CD,DA分别与直线AA垂直. 变1 解析 连接AB1,易知AB1EF,连接B1C,B1C与BC1交于点G,取AC的中点H,连接GH,则GHAB1EF.设ABBCAA1a,连接HB,在三角形GHB中,易知GHHBGBa,故所求的两直线所成的角的大小为60.例2 连接A1N,由N,P为BB1,C
5、C1中点,则PNA1D1,PNA1D1,从而A1ND1P,故AM和D1P所成的角为AM和A1N所成的角易证RtAA1MRtA1B1N,所以A1NAM,故D1P与AM所成的角为,其余弦值为0.又设AB的中点为Q,连接B1Q,B1P,则B1QAM,B1QAM.又CNB1P,CNB1P,从而CN与AM所成的角就是PB1Q(或其补角)易求得B1QB1P,PQ.在PB1Q中,由余弦定理得cosPB1Q,故CN与AM所成的角的余弦值为.变2 解:(1)证明:假设EF与BD不是异面直线,则EF与BD共面,从而DF与BE共面,即AD与BC共面,所以A,B,C,D在同一平面内,这与A是平面BCD外的一点相矛盾,
6、故直线EF与BD是异面直线(2)如图所示,取CD的中点G,连接EG,FG,则EGBD,所以相交直线EF与EG所成的角即为异面直线EF与BD所成的角由ACBD,ACBD及E,F,G分别为各边中点得EGF90,EGFG,故得FEG45,即异面直线EF与BD所成的角为45例3 解:如图,取AC的中点P.连接PM,PN,则PMAB,且PMAB,PNCD,且PNCD,所以MPN为AB与CD所成的角(或所成角的补角),则MPN60或MPN120.若MPN60,因为PMAB,所以PMN是AB与MN所成的角(或所成角的补角)又因为ABCD,所以PMPN,则PMN是等边三角形,所以PMN60,即AB与MN所成的
7、角为60.若MPN120,则易知PMN是等腰三角形所以PMN30.即AB与MN所成的角为30.故直线AB和MN所成的角为60或30.变3 A 变4 C例4 解析 (1)因为ABCDA1B1C1D1为正方体,故A1在平面CDD1C1上的射影为D1,即A1M在平面CDD1C1上的射影为D1M,而在正方形CDD1C1中,由tanDD1MtanCDN,可知D1MDN,由三垂线定理可知,A1MDN.(2)如题图所示,由AO平面ABCD,可得平面ABC平面ABCD.又由DCBC可得DC平面ABC,DCAB,即得异面直线AB与CD所成角的大小为90. 归纳总结求异面直线所成的角常采用“平移线段法”,平移的方法一般有三种类型:利用图中已有的平行线平移;利用特殊点(线段的端点或中点)作平行线平移;补形平移计算异面直线所成的角通常放在三角形中进行