高三数学空间距离
空间角与空间距离
高三数学第二轮复习教学案第十二课时 空间角与空间距离班级 学号 姓名【考纲解读】1.掌握两条直线所成的角、直线和平面所成的角及二面角的平面角的概念，并会求 这些角.2.掌握两条异面直线间的距离（只要求会计算已给出公垂线时的距离）直线和平面间的距离及两个平面间的距离的概念,并会求直线和平面间的距离,两个平面间的距离. 【教学目标】1.能够运用转化的思想化空间角为平面角;化线面间距离，面面间距离等为点到线或 线到面的距离.2.培养学生空间想象能力,并能把空间想象能力与运算能力,逻辑思维能力相结合. 【例题讲解】 例题1(1) 如图:⊥PA 平面ο90,=∠ACB ABC 且a BC AC PA ===, 则异面直线PB 与 AC 所成角的正切值等于________;(2) 下面是关于三棱锥的四个命题: ①底面是等边三角形,侧面与底面所成的二面角都相等的三棱锥是正三棱锥; ②底面是等边三角形,侧面都是等腰三角形的三棱锥是正三棱锥; ③底面是等边三角形,侧面的面积都相等的三棱锥是正三棱锥；④侧棱与底面所成的角都相等,且侧面与底面所成的二面角都相等的三棱锥是正三棱锥,其中,真命题的编号是___________.(写出的所有真命题的编号). (3)四棱锥ABCD P -中,PD ⊥底面ABCD ABCD ,为正方形,且1==AB PD ,G 为ABC ∆的重心,则PG 与底面ABCD 所成的角为 ( )A43B 34172arccosC 232arctanD 33arcsin(4)已知球的表面积为20π,球面上有C B A ,,三点,如果32,2===BC AC AB ,则球心到平面ABC 的距离为 ( )A 1 B2C3D 2(5)DP 垂直于正六边形ABCDEF 所在平面,若正六边形边长为,a 且PD=,a 则点P 到BC 的距离为 ( ) A a 3B a 2Ca 27D a 例2在棱长为a 的正方体1111D C B A ABCD -中,F E ,分别是BC ，11D A 的中点 （1）求证：四边形EDF B 1是菱形； （2）求直线C A 1与DE 所成的角； （3）求直线AD 与平面EDF B 1所成的角； （4）求面EDF B 1与面ABCD 所成的角.E C C 1A BD D 1A 1B 1F A BCP例3若斜三棱柱111C B A ABC -的侧面⊥11ACC A 底面,90,ο=∠ABC ABC32,2==AC BC ，且C A A A C A AA 1111,=⊥（1）求侧棱1BB 到侧面C C AA 11的距离； （2）求B A 1与平面ABC 所成的角； （3）求侧棱1CC 到侧面11ABB A 的距离；例4 在三棱锥ABC P -中，ABC ∆是正三角形，ο90=∠PCA ，D 为PA 的中点， 二面角B AC P --为ο120，32,2==AB PC .（1）求证：;BD AC ⊥（2）求BD 与底面ABC 所成的角； （3）求三棱锥ABC P -的体积.A BC A 1B 1C 1ABCDP高三数学第二轮复习教学案第十三课时 立体几何的探索性问题班级 学号 姓名【考纲解读】考查学生归纳、判断等各方面的能力，培养学生的创新意识. 【教学目标】1.能够运用归纳、猜想、分析、化归等方法探索出命题条件，然后给予证明;2.能够综合运用条件探索出要求的结论，或判断结论是否存在. 【例题讲解】 例题11.正方体1111D C B A ABCD -棱长为1，点M 在棱AB 上，且31=AM ，点P 是平面ABCD 上的动点，且点P 到直线11D A 的距离与点到点M 的距离的平方差为1，则点P 的轨迹是 （ ）A 抛物线B 双曲线C 直线D 椭圆2.在侧棱长为a 的正四棱锥中，棱锥的体积最大时，底面边长为 （ ）A a 332Ba 3C a 33Da3.在三棱柱111C B A ABC -中，P 为1AA 上一点，求c c BB p V 11-：111C B A ABC V -=（ ）A32B31 C 61 D 3 4.正四棱锥ABCD P -的底面ABCD 在球O 的大圆面上，顶点P 在球面上，已知球的体积为π332，则正四棱锥ABCD P -的体积的最大值为_______. 5.在直三棱柱111C B A ABC -中，点N M ,分别在11,BC AB 上，且λ==11BC BNAB AM （)10<<λ，那么以下四个结论中正确的有_________.(1)MN AA ⊥1 (2)MN AC // (3)//MN 平面ABC （4）MN 与AC 是异面直线6．在正三棱柱111C B A ABC -中，P 为B A 1上的点，当PBPA 1=______时，使得AB PC ⊥.例2正方形ABCD 的四边CB CD AD AB ,,,上分别取H G F E ,,,四点，使得2:1::::====HB CH GD CG FD AF EB AE ，把正方形沿对角线BD 折起，如图：（1）求证：EFGH 是矩形；（2）当二面角C BD A --为多大时，EFGH 为正方形.例3 在直三棱柱111C B A ABC -中，AC AB =，F 为棱BB 1上一点，1:2:1=FB BF ，a BC BF 2==，D 为BC 的中点.(1) 若E 为线段AD 上（不同于D A ,）的任意一点，求证：1FC EF ⊥.(2) 试问：若a AB 2=，在线段AD 上的点E 能否使EF 与平面1BB C C 1成ο60角？证明你的结论。
高三数学空间向量夹角与距离(201908)
高三数学空间向量夹角与距离
a + b =(a1+b1,a2+b2,a3+b3)
λa=（λa1, λa2, λa3) a· b=a1b1+a2b2+a3b3
设a=(a1,a2,a3),
b=(b1,b2,b3)
a//b
a1=λb1,a2=λb2,a3=λb3（λ∈R）
a⊥b
微笑说道.家回话?鞠言目中带着疑惑,他并不知道樱佐说の家话会是哪个.在场其他门客,都没有对此困惑,显然就鞠言壹个人不知道樱佐说の家话会是哪个.“鞠言兄弟刚来不久,对俺樱家の传统可能不了解.呵呵,俺给你解释解释俺樱家の家话会.”“俺父亲樱竺领主,每隔壹段事间,会将 他の子嗣都召集到他の府邸,举行壹次家回话.说白了,就是将俺们呐些兄弟姐妹叫过去大家壹起坐坐,联络壹下感情哪个の.而父亲,也会借此机会,考教壹下俺们呐些兄弟姐妹呐段事间在道法上の进步,以及看看其他方面の成就.”樱佐说道.其他人都知道樱家の家回话具体哪个情况,所以 樱佐の解释,确实是专门对鞠言做出の.听樱佐呐么壹说,鞠言就大约明白了.“诸位,等家话会开始,要麻烦你们与俺壹同前往.所以俺在此提前与你们知会壹声,希望诸位有壹个准备.”樱佐继续面带微笑说道.“七公子放心,俺们会做好准备の.”“就是,在七公子の府邸呐么久,也该是出历 の事候了.”“……”在座の门客,陆续开口说道.“嗯,如此,俺就先谢过诸位了.其他就没哪个事情了,诸位能够回去了.”樱佐笑着说道.众人陆续站起身,告辞离开.鞠言也随着其他门客,离开了樱佐公子の居所.“吙彤道友留步.”出了樱佐公子居所,鞠言对其中壹名门客道.吙彤,是壹名 女性修道者,也是道法境巅峰の道行,在鞠言の混沌世界,就是伍步道法境,接近万物境の层次.吙彤转过身,望着鞠言.“鞠言道友,有事吗?”吙彤道.吙彤是樱佐の
高三数学空间角与空间距离的计算通用版知识精讲
高三数学空间角与空间距离的计算通用版【本讲主要内容】空间角与空间距离的计算 空间直线与直线、直线与平面、平面与平面所成角的大小，直线与直线、直线与平面、平面与平面间的距离的求解【知识掌握】 【知识点精析】空间的角和距离是空间图形中最基本的数量关系，空间的角主要研究射影以及与射影有关的定理、空间两直线所成的角、直线和平面所成的角、以及二面角和二面角的平面角等．解这类问题的基本思路是把空间问题转化为平面问题去解决． 1. 空间的角的概念及计算方法（1）空间角概念——空间的角，是对由点、直线、平面所组成的空间图形中各种元素间的位置关系进行定量分析的一个重要概念，由它们的定义，可得其取值X 围，如①两异面直线所成的角θ∈（0，2π） ②直线与平面所成的角θ∈[0，2π] ③二面角的大小，可用它们的平面角来度量，其平面角θ∈（0，π）．说明：对于空间角的计算，总是通过一定的手段将其转化为一个平面内的角，并把它置于一个平面图形，而且是一个三角形的内角来解决，而这种转化就是利用直线与平面的平行与垂直来实现的，因此求这些角的过程也是直线、平面的平行与垂直的重要应用．通过空间角的计算和应用进一步提高运算能力、逻辑推理能力及空间想象能力．（2）空间的角的计算方法①求异面直线所成的角常用平移法（转化为相交直线）；②求直线与平面所成的角常利用射影转化为相交直线所成的角； ③求二面角α－l －β的平面角（记作θ）通常有以下几种方法： （ⅰ）根据定义； （ⅱ）过棱l 上任一点O 作棱l 的垂面γ，设γ∩α＝OA ，γ∩β＝OB ，则∠AOB ＝θ（图1）；（ⅲ）利用三垂线定理或逆定理，过一个半平面α内一点A ，分别作另一个平面β的垂线AB （垂足为B ），或棱l 的垂线AC （垂足为C ），连结AC ，则∠ACB ＝θ或∠ACB ＝π－θ（图2）；（ⅳ）设A 为平面α外任一点，AB ⊥α，垂足为B ，AC ⊥β，垂足为C ，则∠BAC ＝θ或∠BAC ＝π－θ（图3）；（ⅴ）利用面积射影定理，设平面α内的平面图形F 的面积为S ，F 在平面β内的射影图形的面积为S ‘，则cos θ＝SS '．2. 空间的距离问题 （1）空间各种距离是对点、线、面组成的空间图形位置关系进行定量分析的重要概念．空间距离是指两点间距离、点线距离、点面距离、线线距离、线面距离以及面面距离等，距离都要转化为两点间距离即线段长来计算，在实际题型中，这六种距离的重点和难点是求点到平面的距离，因线线距离、线面距离和面面距离除用定义能直接计算出结果的外，都要转化为求点到平面的距离进行计算．（2）空间的距离问题主要是：求空间两点之间、点到直线、点到平面、两条异面直线之间（限于给出公垂线段的）、平面和它的平行直线、以及两个平行平面之间的距离．（3）求距离的一般方法和步骤是： 一作——作出表示距离的线段；二证——证明它就是所要求的距离；三算——计算其值． 此外，我们还常用体积法或向量法求点到平面的距离．【解题方法指导】例1. 三棱锥P-ABC 中，∠ABC ＝90，PA ＝1，AB ＝3，AC ＝2，PA ⊥平面ABC.（1）求直线AB 与直线PC 所成的角； （2）求PC 和面ABC 所成的角； （3）求二面角A-PC-B 的大小．PA BC解：（1）作矩形ABCD.∴AB 和PC 所成角即为CD 和PC 所成角，且CD ⊥PD ．CD ＝3，AD ＝1，PD ＝2，tanPCD ＝3632=.故AB 和PC 所成角为arctan 36（2）∵PA ⊥面ABC ，PC 和面ABC 所成角即为∠ACP ，求得tanACP ＝21， ∴∠ACP ＝arctan21 （3）∵PA ⊥面ABC ，∴面PAC ⊥面ABC ，过B 作BG ⊥AC 于G ，则BG ⊥面PAC.过G 作GH ⊥PC 于H ，连接BH ，则BH ⊥PC ． ∴∠BHG 为二面角A-PC-B 的平面角． 在Rt △ABC 与Rt △PBC 中，PB ＝2，BC ＝1，AC ＝2，AB ＝3∴PC ＝5∴BH ＝52，BG ＝23． ∴sinBHG ＝4155223==BH BG ∴∠BHG ＝arcsin 45．故二面角A-PC-B 的大小为arcsin 45．例2. 在正三棱柱111C B A ABC -中，各棱长都等于a ，D 、E 分别是1AC 、1BB 的中点， （1）求证：DE 是异面直线1AC 与1BB 的公垂线段，并求其长度；（2）求二面角C AC E --1的大小； （3）求点1C 到平面AEC 的距离．解：（1）取AC 中点F ，连接DF ．∵ D 是1AC 的中点，F∴DF ∥1CC ，且121CC DF =．又11//CC BB ，E 是1BB 的中点， ∴DF ∥BE ，DF ＝BE ，∴四边形BEDF 是平行四边形， ∴DE ∥BF ，DE ＝BF ．∵1BB ⊥面ABC ，⊂BF 面ABC ，∴1BB ⊥BF ．又∵F 是AC 的中点，△ABC 是正三角形，∴BF ⊥AC ，a BF 23=． ∵1BB ⊥BF ，1BB ∥1CC ，∴BF ⊥1CC ，∴BF ⊥面11A ACC ， 又∵⊂1AC 面11A ACC ，∴BF ⊥1AC ， ∵DE ∥BF ，∴DE ⊥1AC ，DE ⊥1BB ，∴DE 是异面直线1AC 与1BB 的公垂线段，且a DE 23=． （2）∵11//CC BB ，DE ⊥1BB ， ∴DE ⊥1CC ， 又∵为DE ⊥1AC ，∴DE ⊥面11A ACC ． 又⊂DE 面1AEC ，∴面1AEC ⊥面1ACC ， ∴二面角C AC E --1的大小为90°．（3）连接CE ，则三棱锥1CEC A -的底面面积为221a S CEC =∆，高a h 23=．所以32123232311a a a V CEC A ==⋅⋅-．在三棱锥AEC C -1中，底面△AEC 中，a CE AE 25==，则其高为a ，所以22a S AEC =∆．设点1C 到平面AEC 的距离为d ，由AEC C CEC A V V --=11得32123231a a d =⋅， 所以a d 23=，即点1C 到平面AEC 的距离为a 23【考点突破】【考点指要】空间角是立体几何中的一个重要概念．它是空间图形中的一个突出的量化指标，是空间图形位置关系的具体体现，故它以高频率的姿态出现在历届高考试题中，可以在填空题或选择题中出现，更多的在解答题中出现．空间中各种距离都是高考中的重点内容，可以和多种知识相结合，是诸多知识的交汇点，考查题型多以选择题、填空题为主，有时渗透于解答题中，所以复习时应引起重视．【典型例题分析】例1. （2003全国卷文）如图，已知正四棱柱2,1,11111==-AA AB D C B A ABCD ，点E 为1CC 中点，点F 为1BD 中点．（1）证明EF 为BD 1与CC 1的公垂线；（2）求点1D 到平面BDE 的距离．解法1：（1）连结AC 交BD 于点O ，则点O 为BD 中点，连OF ，则可证OCEF 为矩形， 故EF ⊥CC 1 ，EF ∥AC ．又可证AC ⊥平面BD 1 ∴AC ⊥BD 1，∴EF ⊥BD 1， 故 EF 为BD 1与CC 1的公垂线．O（2）连结D 1E ，则有三棱锥D1-DBE 的高d 即为点1D 到平面BDE 的距离． 由已知可证三角形DBE 为边长为2的正三角形，故2331311⋅⋅=⋅⋅=∆-d S d V DBE DBE D ； 又31311111=⋅===∆---DBD DBD C DBD E DBE D S CO V V V∴3123=d ∴332=d ， 即1D 到平面BDE 的距离为332解法2：解（1）以D 为原点，建立如图所示的直角坐标系，则 )0,0,0(D ，)2,0,0(1D)0,1,1(B ，)0,1,0(C ，)2,1,0(1C ，)1,1,0(E ，)1,21,21(F ，∴)0,21,21(-=EF ，)2,1,1(1--=BD ，)2,0,0(1=CC∴01=⋅BD EF ，01=⋅CC EF ；∴1BD EF ⊥，1BD EF ⊥ 又EF 与CC 1、BD 1分别交于E 、F ，故EF 为BD 1与CC 1的公垂线. （2）由（1）)0,1,1(--=BD ，)1,0,1(-=BE ，)2,1,1(1--BD ， 设 平面BDE 的法向量为 ),,(z y x n =，则BD n ⊥，BE n ⊥，∴⎪⎩⎪⎨⎧=⋅=⋅00BE n BD n ， ∴⎩⎨⎧=+-=--00z x y x ， 即 ⎩⎨⎧=-=z x y x ，∴ 不妨设 )1,1,1(-=n ，则点1D 到平面BDE 的距离为33232||1===n n BD d ， 即为所求．例2. （2006全国卷Ⅲ文20）如图，12l l ，是互相垂直的异面直线，MN 是它们的公垂线段．点A B ，在1l 上，C 在2l 上，AM MB MN ==．（Ⅰ）证明AC NB ⊥；（Ⅱ）若60ACB ∠=，求NB 与平面ABC 所成角的余弦值．Ｃ1l2解法一：（Ⅰ）由已知221l MN l l ⊥⊥，，1MNl M =，可得2l ⊥平面ABN ．由已知1MN l AM MB MN ⊥==，，可知AN NB =且AN NB ⊥． 又AN 为AC 在平面ABN 内的射影， AC NB ∴⊥．（Ⅱ）Rt Rt CNA CNB △≌△，AC BC ∴=，又已知60ACB ∠=︒，因此ABC △为正三角形． Rt Rt ANB CNB △≌△，NC NA NB ∴==，因此N 在平面ABC 内的射影H 是正三角形ABC 的中心， 连结BH ，NBH ∠为NB 与平面ABC 所成的角．在Rt NHB △中，cos 3ABHB NBH NB ∠===．N1l l解法二：如图，建立空间直角坐标系M xyz -．1l令1MN =，则有(100)(100)(010)A B N -，，，，，，，，．（Ⅰ）MN 是12l l ，的公垂线，21l l ⊥， 2l ∴⊥平面ABN ．2l ∴平行于z 轴．故可设(01)C m ，，．于是(11)(110)AC m NB ==-，，，，，， ∵0011=+-=⋅NB AC AC NB ∴⊥． （Ⅱ）(11)AC m =，，，(11)BC m =-，，，AC BC ∴=．又已知60ACB ∠=︒，ABC ∴△为正三角形，2AC BC AB ===． 在Rt CNB △中，NB =NC =(0C ． 连结MC ，作NH MC ⊥于H ，设(0)(0)H λλ>，．(012)(01HN MC λλ∴=--=，，，，，．∵021=--=⋅λλMC HN ，∴31=λ1033H ⎛⎫∴ ⎪ ⎪⎝⎭，，，可得2033HN ⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭，，， 连结BH ，则1133BH ⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭，，，∵092920=-+=⋅BH HN ，HN BH ∴⊥，又MC BH H =， HN ∴⊥平面ABC ，NBH ∠为NB 与平面ABC 所成的角．又(110)BN =-，，， ∴3623234cos =⨯=⋅=∠BN BH BN BH NBH【综合测试】一、选择题1、已知AB 是异面直线a 、b 的公垂线段，AB ＝2，a 与b 成30°，在直线a 上取AP ＝4，则点P 到直线b 的距离是（ ）A 、22B 、25C 、142D 、5 2、将锐角为60°，边长为a 的菱形ABCD 沿较短的对角线BD 折成60°的二面角，则AC 与BD 的距离为（ ）A 、a 43B 、a 43C 、a 23 D 、64a 3、正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中，M 是DD 1的中点，O 为正方形A 1B 1C 1D 1的中心，P 是棱AB 上的垂足，则直线A 1M 与OP 所成的角（ ）．A 、30oB 、45oC 、60oD 、90o 4、二面角α-AB-β大小为θ（0°≤θ≤90°），AC ⊂α，∠CAB ＝45o ，AC 与平面β所成角为30o ，则θ角等于（ ）．A 、30oB 、45oC 、60oD 、90o 5、（2005某某卷文4）如图，正方体ABCD －A 1B 1C 1D 1的棱长为1，E 是A 1B 1的中点，则E 到平面AB C 1D 1的距离为（ ）A 、23 B 、22C 、21 D 、336、已知直线a 及平面α，a 与α间的距离为d ．a 在平面α内的射影为a '，l 为平面α内与a '相交的任一直线，则a 与l 间的距离的取值X 围为（ ）A 、[),d +∞B 、(),d +∞C 、(]0,dD 、{}d二、填空题 7、（2005某某卷理12）如图，PA ⊥平面ABC ，∠ACB ＝90°且PA ＝AC ＝BC ＝a ，则异面直线PB 与AC 所成角的正切值等于____________．8、已知∠60o ，则以OC三、解答题：9. C 点到AB 1ABC DA 1E B 1C10.（2006理17）如图，在底面为平行四边形的四棱锥P ABCD -中，AB AC ⊥，PA ⊥平面ABCD ，且PA AB =，点E 是PD 的中点．（Ⅰ）求证：AC PB ⊥；（Ⅱ）求证：PB ∥平面AEC ； （Ⅲ）求二面角E AC B --的大小．B[参考答案]一、选择题1. 选A 提示：过P 做直线b 的垂线2. 选A 提示：用异面直线距离公式求解3. 选D 提示：过A 1做OP 的平行线4. 选B 提示：过C 做平面β的垂线5. 选B. 提示：转化为求B 1到平面AB C 1D 1的距离6. 选D 提示：转化为a 与α间的距离 二、填空题7.2. 提示：将三角形ABC 补成正方形ACBD. 8. 33- 提示：利用直线与直线所成角的大小求出边长，再求二面角平面角的大小三、解答题：9. 解：由CD ⊥平面A 1B 1BA ∴CD ⊥DE ∵AB 1⊥平面CDE ∴DE ⊥AB 1，∴DE 是异面直线AB 1与CD 的公垂线段∵CE ＝23，AC ＝1 ，∴CD ＝.22∴21)()(22=-=CD CE DEABC DA 1E B 1C 110. 解法一：（Ⅰ）（Ⅱ）（略 解见第45讲【达标测试】第9题）（Ⅲ）过O 作FG AB ∥，交AD 于F ，交BC 于G ，则F 为AD 的中点．CDAB AC ⊥，OG AC ∴⊥． 又由（Ⅰ），（Ⅱ）知，AC PB EO PB ，⊥∥，AC EO ∴⊥． EOG ∴∠是二面角E AC B --的平面角．连接EF ，在EFO △中，1122EF PA FO AB ==，，word11 / 11 又PA AB EF FO =，⊥，45135EOF EOG ∴∠=∠=，，∴二面角E AC B --的大小为135．解法二：（Ⅰ）建立空间直角坐标系A xyz -，如图．y 设AC a PA b ==，，则有(000)(00)(00)(00)A B b C a P b ，，，，，，，，，，，，(00)(0)AC a PB b b ∴==-，，，，，，从而0=⋅PB AC ，AC PB ∴⊥．（Ⅱ）连接BD ，与AC 相交于O ，连接EO ．由已知得(0)D a b -，，，002222ab b a E O ⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，，，，，， 022b b EO ⎛⎫∴=- ⎪⎝⎭，，，又(0)PB b b =-，，， 2PB EO ∴=，PB EO ∴∥，又PB ⊄平面AEC EO ，⊂平面AEC ， PB ∴∥平面AEC ．（Ⅲ）取BC 中点G ．连接OG ，则点G 的坐标为000222a b b OG ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，，，，，， 又0(00)22b b OE AC a ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭，，，，，，00=⋅=⋅∴AC OG AC OE ，．OE AC OG AC ∴，⊥⊥．EOG ∴∠是二面角E AC B --的平面角．22cos -=⋅<OGOE OG OE ．135EOG ∴∠=． ∴二面角E AC B --的大小为135．。
高三数学高考一本通立体几何第一轮复习课件 第6课时 空间距离
知识整合
• 1、距离的基本概念 • （1）点到面的距离：从平面外一点引一个平面的 垂线，这个点和垂足间的距离，叫做这个点到这 个平面的距离。 • （2）直线到它平行平面的距离：一条直线上的任 一点到与它平行的平面的距离，叫做这条直线到 平面的距离。 • （3）两个平行平面间的距离：两平行平面的公垂 线段的长度叫做两平行平面的距离。 • （4）两条异面直线间的距离是指两条异面直线的 公垂线夹在两异面直线间的公垂线段的长度。
例题精析
例题精析
例5：如图已知正方体ABCD－ A1B1C1D1的棱长为a，求异 面直线BD与B1C的距离。
例题精析
• 评析：异面直线距离转化为线面距离再转 化为点面间距离；或者异面直线距离转化 为两平行面间距离再转化点面距离。这是 大的思路，其中直接用定义求出要求的距 离除外。
• 1、两点间的距离求法：可以利用空间两点距离公式。 • 2、有关点到直线、点到平面的距离的求法。 （1）点到直线的距离，一般用三垂线定理作出垂线段。 （2）点到平面的距离是有关距离问题的重点，它主要由 三种方法求得：①用定义，直接能作出这段距离，经论 证再计算。②用二面角的平面角性质：平面角的一边上 任意一点到另一边的距离都垂直于第二边所在的平面， 先作“点”所在平面与另一“平面”组成的二面角的平 面角，过“点”向平面角另一边作垂线，这垂线段长即 为此“点”到“平面”的距离。③转化为锥体的高，用 三棱锥体积公式求点到平面的距离。 • 3、直线和平面的距离与两平行平面的距离可转化为点 到平面的距离来求。
空间距离高三数学知识点
空间距离高三数学知识点在高三数学中，空间距离是一个重要的知识点，它涉及到三维空间中点、直线、平面之间的距离计算。
掌握了空间距离的概念和计算方法，可以帮助我们解决实际问题，进一步理解几何关系。
一、点到点的距离计算在三维空间中，我们通过坐标来表示点的位置。
假设有点A(x₁, y₁, z₁)和点B(x₂, y₂, z₂)，我们可以用勾股定理来计算点A到点B的距离。
距离公式如下：AB = √[(x₂ - x₁)² + (y₂ - y₁)² + (z₂ - z₁)²]通过这个公式，我们可以计算两个任意点之间的距离，进而帮助解决空间几何中的问题。
二、点到直线的距离计算在三维空间中，直线的方程可以以参数形式给出。
如果我们有一个点P(x₀, y₀, z₀)和直线L的参数方程为：x = x₁ + aty = y₁ + btz = z₁ + ct其中a、b、c为实数，t为参数。
我们可以通过点P到直线L 的距离公式来计算：d = |(x₀ - x₁, y₀ - y₁, z₀ - z₁) · (a, b, c)| / √(a² + b² + c²)这里的|·|表示向量的模，·表示向量的内积。
通过这个公式，我们可以计算出点到直线的距离。
三、点到平面的距离计算在三维空间中，平面的方程可以以一般式给出。
如果我们有一个点P(x₀, y₀, z₀)和平面的一般式方程为：Ax + By + Cz + D = 0其中A、B、C、D为常数。
我们可以通过点P到平面的距离公式计算：d = |Ax₀ + By₀ + Cz₀ + D| / √(A² + B² + C²)这里的|·|表示绝对值。
通过这个公式，我们可以计算出点到平面的距离。
四、直线与直线的距离计算在三维空间中，我们可以通过两直线的方向向量来计算它们之间的距离。
2020年高考数学专题复习第2课时空间距离与立体几何中的最值(范围)问题(选用)
空间距离与立体几何中的最值(范围)问题(选用)空间中的距离问题如图，平面PAD ⊥平面ABCD ，四边形ABCD 为正方形，△PAD 是直角三角形，且PA ＝AD ＝2，E ，F ，G 分别是线段PA ，PD ，CD 的中点．(1)求证：平面EFG ⊥平面PAB ； (2)求点A 到平面EFG 的距离．【解】 如图，建立空间直角坐标系Axyz ，则A (0，0，0)，B (2，0，0)，C (2，2，0)，D (0，2，0)，P (0，0，2)，E (0，0，1)，F (0，1，1)，G (1，2，0)．(1)证明：因为EF →＝(0，1，0)，AP →＝(0，0，2)，AB →＝(2，0，0)，所以EF →·AP →＝0×0＋1×0＋0×2＝0，EF →·AB →＝0×2＋1×0＋0×0＝0，所以EF ⊥AP ，EF ⊥AB .又因为AP ，AB ⊂平面PAB ，且PA ∩AB ＝A ，所以EF ⊥平面PAB . 又EF ⊂平面EFG ，所以平面EFG ⊥平面PAB . (2)设平面EFG 的一个法向量为n ＝(x ，y ，z )，则⎩⎪⎨⎪⎧n ·EF →＝（x ，y ，z ）·（0，1，0）＝0，n ·EG →＝（x ，y ，z ）·（1，2，－1）＝0，所以⎩⎪⎨⎪⎧y ＝0，x ＋2y －z ＝0.取n ＝(1，0，1)，又AE →＝(0，0，1)，所以点A 到平面EFG 的距离d ＝|AE →·n ||n |＝12＝22.(1)空间中的各种距离一般都可以转化为求点与点、点与线、点与面的距离． ①点点距：点与点的距离，以这两点为起点和终点的向量的模；②点线距：点M 到直线a 的距离，若直线的方向向量为a ，直线上任一点为N ，则点M 到直线a 的距离为d ＝|MN →|·sin〈MN →，a 〉；③线线距：两平行线间的距离转化为点线距离，两异面直线间的距离转化为点面距离或者直接求公垂线段的长度；④点面距：点M 到平面α的距离，若平面α的法向量为n ，平面α内任一点为N ，则点M 到平面α的距离d ＝|MN →||cos 〈MN →，n 〉|＝|MN →·n ||n |.(2)利用空间向量求空间距离问题，首先应明确所求距离的特征，恰当选用距离公式求解．1．如图，P ABCD 是正四棱锥，ABCD A 1B 1C 1D 1是正方体，其中AB ＝2，PA ＝6，则B 1到平面PAD 的距离为________．解析：以A 1B 1所在直线为x 轴，A 1D 1所在直线为y 轴，A 1A 所在直线为z 轴建立空间直角坐标系，则AD →＝(0，2，0)，AP →＝(1，1，2)，设平面PAD 的法向量是m ＝(x ，y ，z )， 所以由⎩⎪⎨⎪⎧m ·AD →＝0，m ·AP →＝0，可得⎩⎪⎨⎪⎧2y ＝0，x ＋y ＋2z ＝0.取z ＝1，得m ＝(－2，0，1)，因为B 1A →＝(－2，0，2)，所以B 1到平面PAD 的距离d ＝|B 1A →·m ||m |＝65 5.答案：6552．如图，在长方体ABCD A 1B 1C 1D 1中，AB ＝4，BC ＝3，CC 1＝2.(1)求证：平面A 1BC 1∥平面ACD 1； (2)求平面A 1BC 1与平面ACD 1的距离．解：(1)证明：因为AA 1綊CC 1，所以四边形ACC 1A 1为平行四边形，所以AC ∥A 1C 1. 又AC ⊄平面A 1BC 1，A 1C 1⊂平面A 1BC 1， 所以AC ∥平面A 1BC 1.同理可证CD 1∥平面A 1BC 1. 又AC ∩CD 1＝C ，AC ⊂平面ACD 1，CD 1⊂平面ACD 1， 所以平面A 1BC 1∥平面ACD 1.(2)以B 1为原点，分别以B 1A 1→，B 1C 1→，B 1B →的方向为x 轴，y 轴，z 轴的正方向建立如图所示的空间直角坐标系，则A 1(4，0，0)，A (4，0，2)，D 1(4，3，0)，C (0，3，2)，A 1A →＝(0，0，2)，AC →＝(－4，3，0)，AD 1→＝(0，3，－2)，设n ＝(x ，y ，z )为平面ACD 1的一个法向量， 则⎩⎪⎨⎪⎧n ·AC →＝0，n ·AD 1→＝0，即⎩⎪⎨⎪⎧－4x ＋3y ＝0，3y －2z ＝0，取n ＝(3，4，6)，所以所求距离d ＝|A 1A →|×|cos 〈n ，A 1A →〉|＝|n ·A 1A →||n |＝1232＋42＋62＝126161，故平面A 1BC 1与平面ACD 1的距离为126161.立体几何中的最值(范围)问题(1)(2019·宁波十校联考)如图，平面PAB ⊥平面α，AB ⊂α，且△PAB 为正三角形，点D 是平面α内的动点，ABCD 是菱形，点O 为AB 中点，AC 与OD 交于点Q ，l ⊂α，且l ⊥AB ，则PQ 与l 所成角的正切值的最小值为( )A ． －3＋372B ． 3＋372C ．7D ．3(2)(2019·温州高考模拟)如图，在三棱锥A BCD 中，平面ABC ⊥平面BCD ，△BAC 与BCD 均为等腰直角三角形，且∠BAC ＝∠BCD ＝90°，BC ＝2，点P 是线段AB 上的动点，若线段CD 上存在点Q ，使得直线PQ 与AC 成30°的角，则线段PA 长的取值范围是( )A ．⎝ ⎛⎭⎪⎫0，22 B ．⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，63 C ．⎝⎛⎭⎪⎫22，2 D ．⎝⎛⎭⎪⎫63，2 【解析】 (1)如图，不妨以CD 在AB 前侧为例．以O 为原点，分别以OB 、OP 所在直线为y 、z 轴建立空间直角坐标系，设AB ＝2，∠OAD ＝θ(0<θ<π)，则P (0，0，3)，D (2sin θ，－1＋2cos θ，0)，所以Q ⎝ ⎛⎭⎪⎫23sin θ，23cos θ－13，0，所以QP →＝⎝ ⎛⎭⎪⎫－23sin θ，13－23cos θ，3，设α内与AB 垂直的向量n ＝(1，0，0)，PQ 与l 所成角为φ，则cos φ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪QP →·n |QP →||n |＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪－23sin θ329－49cos θ＝sin θ8－cos θ＝1－cos 2θ8－cos θ.令t ＝cos θ(－1<t <1)，则s ＝1－t 28－t ，s ′＝t 2－16t ＋1（8－t ）2，令s ′＝0，得t ＝8－37，所以当t ＝8－37时，s 有最大值为16－67.则cos φ有最大值为16－67，此时sin φ取最小值为67－15. 所以正切值的最小值为67－1516－67＝3＋372.故选B.(2) 以C 为原点，CD 所在直线为x 轴，CB 所在直线为y 轴，过C 作平面BCD 的垂线为z 轴，建立空间直角坐标系，则A (0，1，1)，B (0，2，0)，C (0，0，0)，设Q (q ，0，0)，AP →＝λAB →＝(0，λ，－λ)(0≤λ≤1)，则PQ →＝CQ →－CP →＝CQ →－(CA →＋AP →)＝(q ，0，0)－(0，1，1)－(0，λ，－λ)＝(q ，－1－λ，λ－1)，因为直线PQ 与AC 成30°的角， 所以cos 30°＝|CA →·PQ →||CA →|·|PQ →|＝22·q 2＋（1＋λ）2＋（λ－1）2＝2q 2＋2λ2＋2＝32， 所以q 2＋2λ2＋2＝83，所以q 2＝23－2λ2∈[0，4]，所以⎩⎪⎨⎪⎧23－2λ2≥023－2λ2≤4，解得0≤λ≤33，所以|AP →|＝2λ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，63，所以线段PA 长的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，63. 故选B.【答案】 (1)B (2)B(1)求解立体几何中的最值问题，需要先确定最值的主体，确定题目中描述的相关变量，然后根据所求，确定是利用几何方法求解，还是转化为代数(特别是函数)问题求解．利用几何方法求解时，往往利用几何体的结构特征将问题转化为平面几何中的问题进行求解，如求几何体表面距离的问题．利用代数法求解时，要合理选择参数，利用几何体中的相关运算构造目标函数，再根据条件确定参数的取值范围，从而确定目标函数的值域，即可利用函数最值的求解方法求得结果．(2)用向量法解决立体几何中的最值问题，不仅简捷，更减少了思维量．用变量表示动点的坐标，然后依题意用向量法求其有关几何量，构建有关函数，从而用代数方法即可求其最值．1．(2019·浙江省五校联考模拟)如图，棱长为4的正方体ABCD A 1B 1C 1D 1，点A 在平面α内，平面ABCD 与平面α所成的二面角为30°，则顶点C 1到平面α的距离的最大值是( )A ．2(2＋2)B ．2(3＋2)C ．2(3＋1)D ．2(2＋1)解析：选B.如图所示，作C 1O ⊥α，交ABCD 于O ，交α于E ，由题得O 在AC 上，则C 1E 为所求，∠OAE ＝30°， 由题意，设CO ＝x ，则AO ＝42－x ，C 1O ＝16＋x 2，OE ＝12OA ＝22－12x ，所以C 1E ＝16＋x 2＋22－12x ，令y ＝16＋x 2＋22－12x ，则y ′＝x16＋x 2－12＝0，可得x ＝43，所以x ＝43时，顶点C 1到平面α的距离的最大值是2(3＋2)．2．(2019·浙江省名校协作体高三联考)如图，在梯形ABCD 中，AB ∥CD ，AD ＝DC ＝CB ＝1，∠ABC ＝60°，四边形ACFE 为矩形，平面ACFE ⊥平面ABCD ，CF ＝1.(1)求证：BC ⊥平面ACFE ；(2)点M 在线段EF 上运动，设平面MAB 与平面FCB 所成二面角的平面角为θ(θ≤90°)，试求cos θ的取值范围．解：(1)证明：在梯形ABCD 中，因为AB ∥CD ，AD ＝DC ＝CB ＝1，∠ABC ＝60°，所以AB ＝2，所以AC 2＝AB 2＋BC 2－2AB ·BC ·cos 60°＝3， 所以AB 2＝AC 2＋BC 2，所以BC ⊥AC ，因为平面ACFE ⊥平面ABCD ，平面ACFE ∩平面ABCD ＝AC ，BC ⊂平面ABCD ，所以BC ⊥平面ACFE .(2)如图所示，由(1)可建立分别以直线CA ，CB ，CF 为x 轴，y 轴，z 轴的空间直角坐标系，令FM ＝λ(0≤λ≤3)，则C (0，0，0)，A (3，0，0)，B (0，1，0)，M (λ，0，1)，所以AB →＝(－3，1，0)，BM →＝(λ，－1，1)，设n 1＝(x ，y ，z )为平面MAB 的一个法向量，由⎩⎪⎨⎪⎧n 1·AB →＝0n 1·BM →＝0，得⎩⎨⎧－3x ＋y ＝0λx －y ＋z ＝0，取x ＝1，则n 1＝(1，3，3－λ)，因为n 2＝(1，0，0)是平面FCB 的一个法向量， 所以cos θ＝|n 1·n 2||n 1|·|n 2|＝11＋3＋（3－λ）2×1 ＝1（λ－3）2＋4，因为0≤λ≤3，所以当λ＝0时，cos θ有最小值77， 当λ＝3时，cos θ有最大值12，所以cos θ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤77，12.空间中的距离(1)点与点之间的距离⎩⎪⎨⎪⎧利用空间两点间的距离公式利用空间向量的模长利用辅助线转化为平面距离(2)点线距离⎩⎪⎨⎪⎧转化为两点间距离求解利用向量法求解(3)点面之间距离⎩⎪⎨⎪⎧等积法求解向量法求解立体几何中的最值(范围)问题 (1)几何体的面积、体积的最值(范围) (2)空间角(或空间角三角函数值)的最值(范围) (3)空间距离的最值(范围) 求解方法⎩⎪⎨⎪⎧①构造函数法②转化为平面问题③引入参数利用向量法[基础达标]1．(2019·宁波市镇海中学高考模拟)在直三棱柱A 1B 1C 1ABC 中，∠BAC ＝π2，AB ＝AC＝AA 1＝1，已知G 和E 分别为A 1B 1和CC 1的中点，D 与F 分别为线段AC 和AB 上的动点(不包括端点)，若GD ⊥EF ，则线段DF 的长度的取值范围为( )A ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫55，1 B ．⎣⎢⎡⎦⎥⎤55，1 C ．⎝⎛⎭⎪⎫255，1 D ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫255，1 解析：选A.建立如图所示的空间直角坐标系，则A (0，0，0)，E ⎝ ⎛⎭⎪⎫0，1，12，G ⎝ ⎛⎭⎪⎫12，0，1， F (x ，0，0)，D (0，y ，0)，由于GD ⊥EF ，所以x ＋2y －1＝0，DF ＝x 2＋y 2＝5⎝ ⎛⎭⎪⎫y －252＋15， 由x ＝1－2y >0，得y <12，所以当y ＝25时，线段DF 长度的最小值是15，当y ＝0时，线段DF 长度的最大值是1，又不包括端点，故y ＝0不能取，故选A. 2. (2019·杭州市学军中学高考数学模拟)如图，三棱锥P ABC 中，已知PA ⊥平面ABC ，AD ⊥BC 于D ，BC ＝CD ＝AD ＝1，设PD ＝x ，∠BPC ＝θ，记函数f (x )＝tan θ，则下列表述正确的是( )A ．f (x )是关于x 的增函数B ．f (x )是关于x 的减函数C ．f (x )关于x 先递增后递减D ．f (x )关于x 先递减后递增解析：选C.因为PA ⊥平面ABC ，AD ⊥BC 于D ，BC ＝CD ＝AD ＝1，PD ＝x ，∠BPC ＝θ， 所以可求得AC ＝2，AB ＝5，PA ＝x 2－1，PC ＝x 2＋1，BP ＝x 2＋4， 所以在△PBC 中，由余弦定理知cos θ＝PB 2＋PC 2－BC 22BP ·PC ＝2x 2＋42x 2＋1x 2＋4. 所以tan 2θ＝1cos 2θ－1＝（x 2＋1）（x 2＋4）（x 2＋2）2－1＝x2（x 2＋2）2.所以tan θ＝x x 2＋2＝1x ＋2x ≤12x ·2x＝24(当且仅当x ＝2时取等号)，所以f (x )关于x 先递增后递减．3．(2019·义乌市高三月考)如图，边长为2的正△ABC 的顶点A 在平面γ上，B ，C 在平面γ的同侧，M 为BC 的中点，若△ABC 在平面γ上的射影是以A 为直角顶点的△AB 1C 1，则M 到平面γ的距离的取值范围是________．解析：设∠BAB 1＝α，∠CAC 1＝β，则AB 1＝2cos α，AC 1＝2cos β，BB 1＝2sin α，CC 1＝2sin β，则点M 到平面γ的距离d ＝sin α＋sin β，又|AM |＝3，则|B 1C 1|＝23－d 2，即cos 2α＋cos 2β＝3－(sin 2α＋2sin αsin β＋sin 2β)．也即sin αsin β＝12，所以d＝sin α＋sin β＝sin α＋12sin α≥2，因为sin α<1，sin β<1，所以12sin α<1，所以12<sin α<1，所以当sin α＝12或1时，d ＝32，则2≤d ＜32.答案：⎣⎢⎡⎭⎪⎫2，324. (2019·杭州市学军中学高考数学模拟)如图，在二面角A CD B 中，BC ⊥CD ，BC ＝CD ＝2，点A 在直线AD 上运动，满足AD ⊥CD ，AB ＝3.现将平面ADC 沿着CD 进行翻折，在翻折的过程中，线段AD 长的取值范围是________．解析：由题意得AD →⊥DC →，DC →⊥CB →，设平面ADC 沿着CD 进行翻折的过程中，二面角A CD B 的夹角为θ，则〈DA →，CB →〉＝θ，因为AB →＝AD →＋DC →＋CB →，所以平方得AB →2＝AD →2＋DC →2＋CB →2＋2AD →·DC →＋2CB →·AD →＋2DC →·CB →， 设AD ＝x ，因为BC ＝CD ＝2，AB ＝3， 所以9＝x 2＋4＋4－4x cos θ，即x 2－4x cos θ－1＝0，即cos θ＝x 2－14x.因为－1≤cos θ≤1，所以－1≤x 2－14x≤1，即⎩⎪⎨⎪⎧x 2－1≤4x x 2－1≥－4x ，即⎩⎪⎨⎪⎧x 2－4x －1≤0x 2＋4x －1≥0，则⎩⎨⎧2－5≤x ≤2＋5，x ≥－2＋5或x ≤－2－ 5.因为x >0，所以5－2≤x ≤5＋2， 即AD 的取值范围是[5－2，5＋2]． 答案：[5－2，5＋2]5．(2019·金丽衢十二校联考)如图，在三棱锥D ABC 中，已知AB ＝2，AC →·BD →＝－3，设AD ＝a ，BC ＝b ，CD ＝c ，则c 2ab ＋1的最小值为________．解析：设AD →＝a ，CB →＝b ，DC →＝c ，因为AB ＝2，所以|a ＋b ＋c |2＝4⇒a 2＋b 2＋c 2＋2(a ·b ＋b ·c ＋c ·a )＝4，又因为AC →·BD →＝－3，所以(a ＋c )·(－b －c )＝－3⇒a ·b ＋b ·c ＋c ·a ＋c 2＝3，所以a 2＋b 2＋c 2＋2(3－c 2)＝4⇒c 2＝a 2＋b 2＋2，所以a 2＋b 2＋2ab ＋1≥2ab ＋2ab ＋1＝2，当且仅当a＝b 时，等号成立，即c 2ab ＋1的最小值是2.答案：26．(2019·温州十五校联合体期末考试)在正四面体P ABC 中，点M 是棱PC 的中点，点N 是线段AB 上一动点，且AN →＝λAB →，设异面直线NM 与AC 所成角为α，当13≤λ≤23时，则cos α的取值范围是________．解析：设点P 到平面ABC 的射影为点O ，以AO 所在直线为y 轴，OP 所在直线为z 轴，过点O 作BC 的平行线为x 轴，建立空间直角坐标系，如图．设正四面体的棱长为43，则有A (0，－4，0)，B (23，2，0)，C (－23，2，0)，P (0，0，42)，M (－3，1，22)．由AN →＝λAB →，得N (23λ，6λ－4，0)．从而有NM →＝(－3－23λ，5－6λ，22)，AC →＝(－23，6，0)． 所以cos α＝|NM →·AC →||NM →||AC →|＝3－2λ24λ2－4λ＋3，设3－2λ＝t ，则53≤t ≤73.则cos α＝12t 2t 2－4t ＋6＝126⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2－4·1t＋1，因为13<37≤1t ≤35，所以51938≤cos α≤71938.答案：⎣⎢⎡⎦⎥⎤51938，719387.如图，在△ABC 中，∠B ＝π2，AB ＝BC ＝2，P 为AB 边上一动点，PD ∥BC 交AC 于点D .现将△PDA 沿PD 翻折至△PDA ′，使平面PDA ′⊥平面PBCD .(1)当棱锥A ′PBCD 的体积最大时，求PA 的长； (2)若P 为AB 的中点，E 为A ′C 的中点，求证：A ′B ⊥DE . 解：(1)设PA ＝x ，则PA ′＝x ，所以V A ′PBCD ＝13PA ′·S 底面PBCD ＝13x ⎝ ⎛⎭⎪⎫2－x 22.令f (x )＝13x ⎝⎛⎭⎪⎫2－x 22＝2x 3－x36(0<x <2)，则f ′(x )＝23－x22.当x 变化时，f ′(x )，f (x )的变化情况如下表：(2) 证明：取A ′B 的中点F ，连接EF ，FP .由已知，得EF 綊12BC 綊PD .所以四边形EFPD 是平行四边形，所以ED ∥FP . 因为△A ′PB 为等腰直角三角形，所以A ′B ⊥PF . 所以A ′B ⊥DE .8. (2019·杭州市第一次高考科目数学质量检测)如图，在三棱柱ABC A 1B 1C 1中，AA 1⊥平面ABC ，平面A 1BC ⊥平面A 1ABB 1.(1)求证：AB ⊥BC ；(2)设直线AC 与平面A 1BC 所成的角为θ，二面角A 1BC A 的大小为φ，试比较θ和φ的大小关系，并证明你的结论．解：(1)证明：过点A 在平面A 1ABB 1内作AD ⊥A 1B 于D ， 因为平面A 1BC ⊥平面A 1ABB 1， 平面A 1BC ∩平面A 1ABB 1＝A 1B ， 所以AD ⊥平面A 1BC ， 又因为BC ⊂平面A 1BC ， 所以AD ⊥BC .因为AA 1⊥平面ABC ，所以AA 1⊥BC . 又因为AA 1∩AD ＝A ， 所以BC ⊥侧面A 1ABB 1， 又因为AB ⊂平面A 1ABB 1， 故AB ⊥BC .(2)连接CD ，由(1)知∠ACD 是直线AC 与平面A 1BC 所成的角． 又∠ABA 1是二面角A 1BC A 的平面角． 则∠ACD ＝θ，∠ABA 1＝φ.在Rt △ADC 中，sin θ＝AD AC，在Rt △ADB 中， sin φ＝AD AB.由AB <AC ，得sin θ<sin φ，又0<θ，φ<π2，所以θ<φ. [能力提升]1．(2019·温州市高考数学模拟)如图，在矩形ABCD 中，AB AD＝λ(λ>1)，将其沿AC 翻折，使点D 到达点E 的位置，且二面角C AB E 为直二面角．(1)求证：平面ACE ⊥平面BCE ；(2)设F 是BE 的中点，二面角E AC F 的平面角的大小为θ，当λ∈[2，3]时，求cosθ的取值范围．解：(1)证明：因为二面角C AB E 为直二面角，AB ⊥BC, 所以BC ⊥平面ABE ，所以BC ⊥AE .因为AE ⊥CE ，BC ∩CE ＝C ，所以AE ⊥平面BCE . 因为AE ⊂平面ACE ，所以平面ACE ⊥平面BCE .(2)如图，以E 为坐标原点，以AD 长为一个单位长度，建立如图所示的空间直角坐标系，则AB ＝λ，A (0，1，0)，B (λ2－1，0，0)，C (λ2－1，0，1)，E (0，0，0)，F ⎝ ⎛⎭⎪⎫λ2－12，0，0，则EA →＝(0，1，0)，EC →＝(λ2－1，0，1)， 设平面EAC 的法向量为m ＝(x ，y ，z )，则⎩⎨⎧y ＝0λ2－1·x ＋z ＝0，取x ＝1，则m ＝(1，0，－λ2－1)． 同理得平面FAC 的一个法向量为n ＝(2，λ2－1，－λ2－1)．所以cos θ＝m ·n |m |·|n |＝λ2＋1λ·2（λ2＋1）＝22·1＋1λ2.因为λ∈[2，3]， 所以cos θ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤53，104.2.如图，在四棱锥P ABCD 中，已知PA ⊥平面ABCD ，且四边形ABCD 为直角梯形，∠ABC ＝∠BAD ＝π2， PA ＝AD ＝2，AB ＝BC ＝1.(1)求平面PAB 与平面PCD 所成二面角的余弦值；(2)点Q 是线段BP 上的动点，当直线CQ 与DP 所成的角最小时，求线段BQ 的长． 解：以{AB →，AD →，AP →}为正交基底建立如图所示的空间直角坐标系A xyz ，则各点的坐标为B (1，0，0)，C (1，1，0)，D (0，2，0)，P (0，0，2)．(1)由题意知，AD ⊥平面PAB ，所以AD →是平面PAB 的一个法向量，AD →＝(0，2，0)． 因为PC →＝(1，1，－2)，PD →＝(0，2，－2)． 设平面PCD 的法向量为m ＝(x ，y ，z )， 则m ·PC →＝0，m ·PD →＝0，即⎩⎪⎨⎪⎧x ＋y －2z ＝0，2y －2z ＝0.令y ＝1，解得z ＝1，x ＝1. 所以m ＝(1，1，1)是平面PCD 的一个法向量．从而cos 〈AD →，m 〉＝AD →·m |AD →||m |＝33，所以平面PAB 与平面PCD 所成二面角的余弦值为33. (2)因为BP →＝(－1，0，2)，设BQ →＝λBP →＝(－λ，0，2λ)(0≤λ≤1)， 又CB →＝(0，－1，0)，则CQ →＝CB →＋BQ →＝(－λ，－1，2λ)， 又DP →＝(0，－2，2)，从而cos 〈CQ →，DP →〉＝CQ →·DP →|CQ →||DP →|＝1＋2λ10λ2＋2. 设1＋2λ＝t ，t ∈[1，3]，则cos 2〈CQ →，DP →〉＝2t 25t 2－10t ＋9＝29⎝ ⎛⎭⎪⎫1t －592＋209≤910.当且仅当t ＝95，即λ＝25时，|cos 〈CQ →，DP →〉|的最大值为31010.因为y ＝cos x 在⎝⎛⎭⎪⎫0，π2上是减函数，所以此时直线CQ 与DP 所成角取得最小值． 又因为BP ＝12＋22＝5， 所以BQ ＝25BP ＝255.。
空间几何中的距离公式
空间几何中的距离公式在空间几何中，距离公式是计算两点之间距离的重要工具。
距离公式不仅广泛应用于数学领域，还在物理学、工程学等各个领域发挥重要作用。
本文将详细介绍空间几何中的距离公式，包括二维空间和三维空间中的情况。
一、二维空间中的距离公式在二维空间中，我们可以使用欧几里得距离公式来计算两点之间的距离。
假设有两点A(x1, y1)和B(x2, y2)，它们之间的距离可以通过以下公式来计算：d = √((x2 - x1)² + (y2 - y1)²)其中，d表示两点之间的距离。
以一个例子来说明。
假设有两个点A(2, 3)和B(5, 7)，我们可以使用距离公式计算它们之间的距离。
根据公式，我们有：d = √((5 - 2)² + (7 - 3)²)= √(3² + 4²)= √(9 + 16)= √25= 5因此，点A和点B之间的距离为5个单位长度。
二、三维空间中的距离公式在三维空间中，我们可以使用三维欧几里得距离公式来计算两点之间的距离。
假设有两点A(x1, y1, z1)和B(x2, y2, z2)，它们之间的距离可以通过以下公式来计算：d = √((x2 - x1)² + (y2 - y1)² + (z2 - z1)²)以一个例子来说明。
假设有两个点A(1, 2, 3)和B(4, 5, 6)，我们可以使用距离公式计算它们之间的距离。
根据公式，我们有：d = √((4 - 1)² + (5 - 2)² + (6 - 3)²)= √(3² + 3² + 3²)= √(9 + 9 + 9)= √27= 3√3因此，点A和点B之间的距离为3√3个单位长度。
距离公式在空间几何中有着广泛的应用。
在实际问题中，我们经常需要计算两点之间的距离，比如在导航系统中计算两地之间的距离，或者在建筑工程中计算两个点之间的距离等。
高三数学二轮复习专题空间角与距离的计算与证明公开课一等奖课件省赛课获奖课件
2. 正四周体ABCD棱长为a，动点 P、Q分别在线段AB、CD上，则|PQ|的
最小值是_______.
[简评] 线段AB、CD的中点连线即 为其公垂线段，而|PQ|的最小值就是异 面直线AB、CD的距离.
2. 正四周体ABCD棱长为a，动点 P、Q分别在线段AB、CD上，则|PQ|的
[长郡演习]
B组
[长郡演习]
B组
1. 在四棱锥P-ABCD中，底面 ABCD是矩形，PA⊥底面ABCD， PA=AB=1，BC=2. 求证：
(1) 平面PDC⊥平面PAD；
(2) 若E是PD的中点，求异面直线AE 与PC所成角的余弦；
(3) 在BC边上与否存在一点G，使得 D点到平面PAG的距离为1，如果存在， 求出BG的值，如果不存在，阐明理由.
D1
C1
A1
B1
E
F A
D O
C B
[例1]（2004年天津卷）在棱长为2的
正方体中
中，O是底
面ABCD的中心，E、F分别是 、AD
的中点. 那么异面直线OE和 所成的
角的余弦值等于 ( )
D1
C1
A1
B1
E
D
C
[解析] 运用空
F
O
间向量求解较简便. A
B
[例1]（2004年天津卷）在棱长为2的
[解析] △EFG中，∠EFG=60° 或120°，则EG=2或 .
2. 两异面直线a, b所成角为60°， 过空间一点P作与a、b都成25°（或 30°或40°或60°或80°或90°）的 直线，分别可作_______________条.
2. 两异面直线a, b所成角为60°， 过空间一点P作与a、b都成25°（或 30°或40°或60°或80°或90°）的 直线，分别可作_______________条.
高三数学课件-空间两点间的距离公式课件1 最新
C.a
1 D. a 2
2.分别求下列距离. (1)A(0,1,-3),B(1,-2,-2)两点间的距离. (2)C(-2,1,4)到yOz平面的距离. (3)D(1,2,5)到x轴的距离.
【解析】1.选B.A′(a,0,a)，C(0,a,0)， 所以E点坐标为 a a a 所以
a ( , , )， F(a, ,0)， 2 2 2 2
【微思考】 空间两点间的距离公式与两点顺序有关吗? 提示:两点间的距离是同名坐标的差的平方和的算术平方根,因 此空间两点间的距离公式与两图,在空间直角坐标系中,有一棱长为a的正方体ABCOA′B′C′D′,A′C的中点E与AB的中点F的距离为 ( )
A. 2a
2 B. a 2
14 9
14 9
.所以C（0,0,
14 9
）.
(2)如图,若PA⊥AB成立,则AB⊥平面POA, 所以AB⊥OA, 设B(0,y,0), 则有OA＝ |AB|＝ ,|OB|＝y,
2
2 2, 由OB2＝OA AB 12 ＋ y 1 . y2＝2＋1＋(y-1)2,解得y＝2, 得
所以存在这样的点B,当点B为(0,2,0)时,PA⊥AB成立．
【延伸探究】在题(1)中若改为在x轴上求点C,其他条件不变， 又如何求解？ 【解析】设C(x,0,0)，因为|AC|=|BC|， 所以
(0,0,z).
2.若PA⊥AB,又OP⊥AB,故AB⊥平面POA, 由此可得AB⊥OA.
【自主解答】(1)设C(0,0,z)，因为|AC|=|BC|， 所以
4 0 1 0 7 z
2 2 2 2 2
2
解得z=
答案：（0，0，
2 z ， 3 0 5 0 ）
高三数学 教案 空间两点之间的距离公式推导
点到直线、平面的距离
•点到直线的距离：
由点向直线引垂线，这一点到垂足之间的距离。
点到平面的距离：
由点向平面引垂线，这点到垂足之间的距离，就叫做点到平面的距离。
•求点面距离常用的方法：
(1)直接利用定义
①找到（或作出）表示距离的线段；
②抓住线段（所求距离）所在三角形解之．
(2)利用两平面互相垂直的性质如果已知点在已知平面的垂面上，则已知点到两平面
交线的距离就是所求的点面距离．
(3)体积法其步骤是：①在平面内选取适当三点和已知点构成三棱锥；②求出此三棱
锥的体积V和所取三点构成三角形的面积S；③由求出．这种方法的优点是不必作出垂线即可求点面距离，难点在于如何构造合适的三棱锥以便于计算．
(4)转化法：将点到平面的距离转化为直线与平面的距离来求．
(5)向量法：
空间两点间的距离
•空间中两点的距离公式：
在空间直角坐标系中，设，则AB两点间的距离。
•距离公式的理解：
（1）两点间的距离公式其形式与平面向量的长度公式一致，它的几何意义是表示长方体的对角线的长度．（2）两点间的距离公式与坐标原点的选取无关，d AB表示的是A，B两点间的距离，经过适当转化也可以求异面直线间的距离，点到面以及平面与平面的距离等．
•中点坐标公式：
重心坐标公式：
若三角形ABC的顶点坐标分别为。
广东省南民私立中学高三数学第一轮复习 空间距离(2)
§9.13 空间距离（2）一．内容归纳 １. 知识精讲:（1）点到平面的距离：点Ｐ到平面α的距离为点Ｐ到平面α的垂线段的长．常用求法①作出点Ｐ到平面的垂线后求出垂线段的长．②转移法，如果平面α的斜线上两点Ａ，Ｂ到斜足Ｃ的距离ＡＢ，ＡＣ的比为n m :，则点Ａ，Ｂ到平面α的距离之比也为n m :．特别地，ＡＢ＝ＡＣ时，点Ａ，Ｂ到平面α的距离相等．③体积法．④向量法 （2）直线到平面的距离：只存在于直线和平面平行之间．为直线上任意一点到平面间的距离．（3）平面与平面间的距离：只存在于两个平行平面之间．为一个平面上任意一点到另一个平面的距离．注：以上所说的所有距离：点线距，点面距，线线距，线面距，面面距都是对应图形上两点间的最短距离。
所以均可以用求函数的最小值法求各距离。
２．重点、难点：在求各距离时所巧用转移方法。
３．思维方式：发散的思维和空间思维．大胆的设想，严密的推理． ４．特别注意：了解求距离的各种方法并能掌握运用。
二．问题讨论：例１．在梯形ABCD 中，AD ∥BC ，∠ABC ＝π/2，AB ＝a ，AD=3a 且∠ADC =55arcsin ，又PA⊥平面ABCD ，PA=a ．求：（１）二面角P －CD －A 的大小；（２）点Ａ到平面PBC 的距离． 解：（１）作ＡＦ⊥ＤＣ于Ｆ，连结ＰＦ，因为ＡＰ⊥平面ＡＢＣＤ，ＡＦ⊥ＣＤ，∴∠ＰＦＡ就是二面角Ｐ－ＣＤ－Ａ的平面角，在∆ＡＤＦ中，090=∠AFD ，55arcsin =∠ADF ，,53,3a AF a AD =∴=在PAFRt ∆中，aaAF PA PFA 35tan ==∠35=,35arctan =∠∴PAF .（２）因为ＰＡ⊥平面ABCD,∴PA ⊥BC ，又BC ⊥AB ，∴BC ⊥平面PAB ，作AH ⊥PB ，则BC ⊥AH ，∴AH ⊥平面ＰＡＢ，ＰＡ⊥ＡＢ，ＰＡ＝ＡＢ＝a ，ＰＢ＝a 2，∴ＡＨ＝a 22。
高三数学空间向量夹角与距离
空间直角坐标系
z
若a=a1i+a2j+a3k
A
则a=( a1,a2,a3 )
k io j
x
OA=(x,y,z); y A(x,y,z)
设A(x1,y1,z1), B(x2,y2,z2) AB=(x2-x1,y2-y1,z2-z1)
z
k io j
x1
x
a y1 y
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陕西 江苏 四川 贵州 湖北 辽宁 甘肃 宁夏西部 新疆东部 东海王司马越迎晋惠帝还洛阳 攻陷平城 被汉化的贵族歧视为“代北寒人” 侨姓士族占据统治的主导地位 泰始元年（公元265年）十二月 齐高帝属于兰陵萧氏的世族 品种及品质皆提升 玄学也不是宗教 维持尚武精神 寒族及吴姓世族也逐渐抬头 扬 荆二州还有“二陕”之称呼 奢侈节俭 司马昱 不久遇害 东晋朝廷对吴姓世族采取排斥态度 后秦 然而 因而反抗不断地发生 咸和九年（334年）陶侃去世 关键在于给士族安排了经济上的利益 法同郡县 兵户吏户 晋惠帝病死 随著山水诗的出现 走向 灭亡 百姓劳苦 西晋政府想挡也挡不住了 不过也扶持寒门以平衡政治势力 随后成都王被害 在整个魏晋南北朝期间 000,?[93] 04 代王/魏平文帝 在他统治末年走向衰败 [53] 在桓玄之乱后掌握朝廷 以北伐为务 政治制度由汉代的三公九卿制走向晋朝的三省制 如在汲郡开荒五千多 顷 乘势攻入京师建康 高欢先发制人 当时主要流亡潮有六次 南凉 隔年简文帝去世 最终西晋被少数民族联合起来消灭了 屡次击败强敌 南朝各代又借宗室诸王以都督身份出镇地方 近的纳布一匹 与秦军对峙淝水 官品第一至第九 为梁元帝 将使西晋控制地方的力量削弱；魏孝武 帝为其所制 临晋侯 当时北方道教注重功德
高三数学第二轮专题讲座复习：关于求空间距离的问题
张喜林制[选取日期]高三数学第二轮专题讲座复习：关于求空间距离的问题高考要求空间中距离的求法是历年高考考查的重点，其中以点与点、点到线、点到面的距离为基础，求其他几种距离一般化归为这三种距离 重难点归纳1.空间中的距离主要指以下七种 (1)两点之间的距离 (2)点到直线的距离 (3)点到平面的距离 (4)两条平行线间的距离 (5)两条异面直线间的距离(6)平面的平行直线与平面之间的距离 (7)两个平行平面之间的距离七种距离都是指它们所在的两个点集之间所含两点的距离中最小的距离 七种距离之间有密切联系，有些可以相互转化，如两条平行线的距离可转化为求点到直线的距离，平行线面间的距离或平行平面间的距离都可转化成点到平面的距离在七种距离中，求点到平面的距离是重点，求两条异面直线间的距离是难点求点到平面的距离(1)直接法，即直接由点作垂线，求垂线段的长 (2)转移法，转化成求另一点到该平面的距离 (3)体积法 (3)向量法求异面直线的距离 (1)定义法，即求公垂线段的长 (2)转化成求直线与平面的距离 (3)函数极值法，依据是两条异面直线的距离是分别在两条异面直线上两点间距离中最小的 2.用向量法求距离的公式：⑴异面直线,a b 之间的距离： ||AB n d n ⋅=，其中,,,n a n b A a B b ⊥⊥∈∈。
⑵直线a 与平面α之间的距离： ||AB n d n ⋅=，其中,A a B α∈∈。
n 是平面α的法向量。
⑶两平行平面,αβ之间的距离： ||AB n d n ⋅=，其中,A B αβ∈∈。
n 是平面α的法向量。
⑷点A 到平面α的距离： ||AB n d n ⋅=，其中B α∈，n 是平面α的法向量。
另法：点000(,,),A x y z 平面0Ax By CzD +++=则 d =⑸点A 到直线a 的距离：|d a =⎪⎭，其中B a ∈，a 是直线a 的方向向量。
⑹两平行直线,a b 之间的距离|d a =⎪⎭，,A a B b ∈∈，a 是a 的方向向量。
空间向量与空间角、距离问题课件-2025届高三数学一轮复习
A. B. C. D.
解析 取线段的中点，连接，则，设直三棱柱 的棱长为2， 以点为原点，,,的方向分别为轴、轴、 轴的正方向建立如图所示的空间直角坐标系，
则，，， ， 所以，，, ， 所以 .故选C.
用向量法求异面直线所成的角的一般步骤1. 建立空间直角坐标系；2. 用坐标表示两异面直线的方向向量；3. 利用向量的夹角公式求出向量夹角的余弦值；4. 注意两异面直线所成角的范围是， ，即两异面直线所成角的余弦值等于两向量 夹角的余弦值的绝对值.
因为 平面， 平面，所以，又， 平面, 平面,所以 平面，又 平面，所以 .
（2）如图2，以点为原点建立空间直角坐标系，，则, ,，则,, ， 设平面的一个法向量为 ， 则令,则,，所以 ，则,所以与平面所成角的正弦值为 .
利用空间向量求线面角的解题步骤
平面与平面所成的角
二、空间向量与距离
直线外一点 到直线 的距离
如图，直线的单位方向向量为，设，则向量在直线 上的投影向量⑭________，则点到直线 的距离为 ⑮_______________
平面外一点 到平面 的距离
如图，已知平面 的法向量为，为平面 内的定点，是平面 外一点，过点作平面 的垂线，交平面 于点，是直线 的方向向量，则点到平面 的距离⑯______ ⑰_______
B
A. B. C. D.
解析 建立如图所示的空间直角坐标系，则，，，, ，，，所以，，.设平面 的一个法向量为，则令，得 ，故点到平面的距离 .故选B.
4.（人教A版选修①P43 · T10改编）设，分别是正方体的棱 和的中点，则直线与平面 所成角的正弦值为________.
解析 建立如图所示的空间直角坐标系，设 ，则，，，， ，则，， .设平面的一个法向量为 ，故令，则，，所以 ，所以与平面所成角的正弦值为 .
高三数学二轮专题复习27 空间角与空间距离
立体几何—空间角与空间距离专题综述空间角度与空间距离的推理、比较与计算，是高考考查的重点.求解方法既可以选择几何法，又可以选择向量法，在解决空间背景下及建系困难的几何体中的角与距离时，几何法更具优势，在解决简单几何体中的角与距离及探究性问题时，向量法更具优势.因此,选择合适的方法，确保快速解决问题.另外，两种方法都要求熟练准确的运算，且具有较高的直观想象、逻辑推理及数学运算的核心素养.专题探究探究1：综合法解决立体图形中角度和距离问题的思路：立体几何平面化→平面几何三角化→三角问题定理化.即把空间立体几何的问题转化为平面几何的问题，再把平面几何的问题转化为解三角形问题.答题思路一：综合法求解空间角（1）求异面直线成角的方法①平移：平移已有的平行线，或选择适当的点（线段的中点或端点），做平线性平移，或补形平移；② 证明：证明所作的角是异面直线所成的角或是其补角；③ 寻找：在立体图形中，寻找或作出含有此角的三角形，解三角形； ④ 取舍：因为异面直线所成角θ的取值范围是0,2π⎛⎤⎥⎝⎦，所以所作的角为钝角时，应取它的补角作为异面直线所成的角．（2）求线面角的方法： （I ）定义法：① 先确定斜线与平面，找到线面的交点A 为斜足；找线在面外的一点B ，过点B 向平面α做垂线，确定垂足O ；② 连结斜足A 与垂足O ,OA 为斜线AB 在面α内的投影；投影OA 与斜线AB 之间的夹角为线面角；③ 把投影OA 与斜线AB 归到三角形中进行求解. （2）间接法：设斜线PA 与平面α所成角为θ，则sin Ph PAθ=（P h 为点P 到平面α的距离），转化为求点P 到平面α的距离，可利用等积转化或借助其他点求距离. （3）求二面角的方法：l αβ--① 点A 为平面α内一点，过点A 作AO l ⊥于点O ； ② 证明过点A 的直线AB ⊥平面β于点B ,连接OB ，AB l l ⇒⊥⇒⊥平面AOB ,OB l ⇒⊥，⇒AOB ∠即为二面角l αβ--的平面角；③ 解Rt AOB ∆.答题思路二：综合法求解空间距离空间中的距离：平行平面间的距离、平行平面的直线到平面的距离、点到平面的距离⇒转化为点到平面的距离求点A 到平面α距离的方法： （1）直接法：① 求证过点A 的直线AB ⊥平面α于点B ，则线段AB 的长即为点A 到平面α的距离； ② 利用求三棱锥体积的等积转化思想进行求解； （2）间接法：转化为其他点到平面的距离① 直线AB 平面α，转化为求点B 到平面的距离；② ,A B ∈平面β，平面β平面α，转化为求点B 到平面的距离.（2021.福建省福州市月考试卷）如图，在棱长为2的正方体1111ABCD A B C D -中，下列结论正确的有（ ） A.二面角11A CD D --的大小为045 B.异面直线11D B 与CD 所成的角为060 C. 直线11D B 与平面11A DCB 所成的角为030 D. 1D 到平面11A DCB 的距离为2【审题视点】以简单几何体或者空间位置背景下的多选题，选项中涉及求空间角、距离、体积的问题，若建系，运算量较大，可以优先选择综合法解题.【思维引导】将综合法求空间角和距离的方法，以“流程化”的形式，将需要寻找的点，或需要作出的辅助线呈现出来，即可锁定所求的角或线段长.综合法的关键是，“按步骤进行”.【规范解析】解：在棱长为2的正方体1111ABCD A B C D -中， 连接1AD 交1A D 于点O ，则11A D AD ⊥CD ⊥平面11ADD A1CD AD ∴⊥11,,A D CD D A D CD =⊂平面11A DCB 1AD ∴⊥平面11A DCB确定过点1D 垂直于平面11A DCB 的垂线1DD CD⊥11A DD ∴∠是二面角11ACD D --的平面角，又1145A DD ∠=,∴二面角11A CD D --的大小为045故A 正确11CD C D111B D C ∴∠是异面直线11D B 与CD 所成角或其补角又011145B D C ∠=∴异面直线11D B 与CD 所成角为045故B 错误01130OB D ∴∠=∴直线11D B 与平面11A DCB 所成的角为030故C 正确 方法一：1OD ⊥平面11A DCB∴1OD 的长即为点1D 到平面11A DCB 的距离 ∴点1D 到平面11A DCB方法二：三棱锥111D A B D -中111111D A B D B A D D V V --=1111111133D A B D B A D D h S h S ∆∆∴⋅⋅=⋅⋅11111112222122B A D DDA B Dh ShS∆∆⋅⋅⋅⋅∴===⋅∴点1D到平面11A DCB方法三：111111,C D A B A B ⊂平面11A DCB，11C D⊄平面11A DCB三棱锥111C A B C-中111111C A B C A C B CV V--=11111112222122A CB CCA B Ch ShS∆∆⋅⋅⋅⋅∴===⋅∴点1C到平面11A DCB，即点1D到平面11A DCB故D正确.【探究总结】求空间角和距离，不能单一的只利用空间向量法求解，对于一些简单的几何体，或者建系定坐标需花费较多时间的题目，选择用综合法求解会缩短解题时间.空间三大角中，二面角的求解较为困难，记住一点出发，作两垂线，连接两垂足，解三角形即可.1111111133C A B C A C B Ch S h S∆∆∴⋅⋅=⋅⋅（2021年全国新高考Ⅰ卷）如图，在三棱锥A BCD -中，平面ABD ⊥平面BCD ，AB AD =，O 为BD 的中点. （1）证明：OA CD ⊥；（2）若OCD ∆是边长为1的等边三角形，点E 在棱AD 上，2DE EA =，且二面角E BC D --的大小为45︒，求三棱锥A BCD -的体积.探究2：向量法利用空间向量求空间角与距离的思路：寻找从同一点出发的三条两两相互垂直的直线（条件不足需证明垂直）⇒建立空间直角坐标系⇒确定点的坐标⇒求出向量（方向向量或法向量）坐标 ⇒带入空间向量求角或距离的公式，求解. 答题思路三：向量法求解空间角与空间距离（1）求空间角① 设异面直线,m n 的方向向量分别为,m n ，则异面直线,m n 所成角的余弦值为cos ,m n m n m n⋅=； ② 设直线m平面A α=，直线m 的方向向量为m ，平面α的法向量为a ，则直线m 与平面α所成角的正弦值为cos ,m a m a m a⋅=； ③ 设平面α平面l β=，平面α，平面β的法向量分别为,a b ，则法向量,a b 夹角的余弦值为cos ,a b a b a b⋅=.（2）求点到平面的距离点P ∉平面α，点A ∉平面α，平面α的法向量为n ，则点P 到平面α的距离为PA n n⋅.强调：方向向量所成角的余弦值的绝对值分清所求角是二面角还是平面与平面所成角，对结果进行转化注意是角的正弦值（1）利用空间向量求解空间角或者空间距离①通过建立空间直角坐标系，利用向量的坐标运算进行；②利用空间向量基本定理表示向量，结合空间向量数量积，求角或距离.（2）求解空间角或者距离范围、最值的问题依然利用上述的求解思路，只是点的坐标含有参数，导致最终的结果是一个含参表达式.结合题干条件明确参数范围，转化为函数求范围、最值问题.AB=，（2021广东省佛山市期中考试）如图，已知矩形ABCD中，21∆沿AM折起，使得平面ADM⊥平面ABCM，AD=，M为DC的中点，将ADM连接BM.（1）求证：BM⊥平面ADM；--的余弦值；（2）求二面角A DM C-的体积为（3）若点E是线段DB上的一动点，问点E在何位置时，三棱锥M ADE212【审题视点】题干条件中边长关系较多，联想到利用勾股定理或等腰三角形的三线合一的结论得出垂直结论，平面ADM⊥平面ABCM转化为线面垂直，故图形中垂直结论较多，第一问不难证明，同样容易建系求解后续两问.【思维引导】这是一道立体几何部分的常规题型，图形中垂直条件较多，不难证明BM⊥平面ADM，第一问的结论又为建系提供条件.题中需要求二面角的余弦值，及探究点E位置，用空间向量解决问题的思路更清晰一些.【规范解析】（1）证明：∵矩形ABCD 中，2AB =，1AD =，M 为DC 的中点2AM BM ∴==，222AM BM AB ∴+=AM BM ∴⊥平面ADM ⊥平面ABCM ,平面ADM平面ABCM AM =BM ⊂平面ABCM BM ∴⊥平面ADM（2）解：分别取,AM AB 的中点O 和N ，则ONBM ，ON ∴⊥平面ADM ,ON AM ON OD ∴⊥⊥ AD AM = OD AM ∴⊥建立如图所示空间直角坐标系 则2220,0,,,0,0,2,,0222D M C ⎛⎫⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 2222,0,,,,02222DM MC ⎛⎫⎛⎫∴=--=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭设(),,m x y z =为平面CDM 的一个法向量， 则2202222022DM m x z MC m x y ⎧⋅=--=⎪⎪⎨⎪⋅=-+=⎪⎩令1x =，则1,1y z ==-，即()1,1,1m =- 又()0,1,0n =是平面ADM 的一个法向量，3cos ,3m n m n m n⋅==∴二面角A DM C --的余弦值为33建系：凑齐建系条件找点坐标，表示向量坐标，若直接表求向量的坐标难度大，可利用向量间的关系，间接表示求法向量，与坐标平面重合或者平行的平面可直接给出法向量结合图形，分析二面角的范围，对结果进行转化（3）由（2）得22,0,0,,2,022A B ⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 22,2,22DB ⎛⎫∴=-- ⎪ ⎪⎝⎭设[],0,1DE DB λλ=∈22,2,22DE λλλ⎛⎫∴=-- ⎪ ⎪⎝⎭ 则222,2,222E λλλ⎛⎫=-- ⎪ ⎪⎝⎭2222,2,2222AE λλλ⎛⎫∴=--- ⎪ ⎪⎝⎭∴点E 到平面ADM 的距离2AE n d nλ⋅==则1223612M ADB ADM V S d λ-∆=⋅==解得12λ=，则E 为BD 的中点． 【探究总结】向量法解决问题的前提是合理建系（条件不足时，有必要的证明）,写出点的坐标，求解二面角、点面距的前提是准确求出法向量.向量法本质是几何问题代数化，准确计算是保障.（2021浙江省期中考试）如图,在四棱柱1111ABCD A B C D -中,底面ABCD是等腰梯形, AB CD ,14,2AB BC CD D C ====, 1D C ⊥底面ABCD ,则（ ） A.BC ⊥平面1ACDB.直线1DD 与底面ABCD 所成的角为4πC.平面11ABC D 与平面ABCD 所成锐二面角的余弦值为217过点E 的斜线的方向向量+平面的法向量，求点面距离专题升华对于空间角与空间距离的计算问题，综合法与向量法都需要掌握.综合法要求一作（作辅助线）、二证（证明作图的合理性，即平行垂直的依据）、三计算（利用平面几何的知识计算角或边长），注重考查空间想象能力（判别平行与垂直的位置关系），推理论证能力（平行与垂直关系的辅助线作图与论证），运算求解能力（利用余弦定理,计算三角形的内角与边长）.空间向量法要求建立坐标系、写出点坐标、计算角的三角函数值与距离或选择空间向量基底表示其他向量, 利用空间向量数量积运算计算各种角的三角函数值与距离.两种方法针对不同的题型，各具优势，做题时选择合适的方法，快速准确的解题.【答案详解】 变式训练1 【解析】 解：（1）AB AD =，O 为BD 中点OA BD ∴⊥平面ABD 平面BCD =BD ,平面ABD ⊥平面BCD ，AO ⊂平面ABD OA ∴⊥平面BCDOA CD ∴⊥（2）作EF BD ⊥于F , 作EM BC ⊥于M ,连FM ,则EF OA OA ⊥平面BCD ,EF OAEF ∴⊥平面BCDEF BC ∴⊥平面BCD,EM BC EM EF E ⊥=BC ∴⊥平面EFMBC FM ∴⊥EMF ∴∠为二面角E BC D --的平面角, 即4EMF π∠=BO OD =,OCD ∆为正三角形BCD ∴∆为直角三角形2DE EA =1223FM BF ∴== 33122OA EF FM ∴===11131133326A BCD BCD V OA S -∆∴=⋅=⨯⨯⨯⨯= 变式训练2【解析】解：如图，易知1D C ⊥平面.ABCD BC ⊂平面ABCD1.BC D C ∴⊥在等腰梯形ABCD 中，过点C 作CG AB ⊥于点.G 则3AG =，1BG =，22213CG =-=， 所以22223(3)2 3.AC AG CG =+=+= 因此满足22216AC BC AB +==，所以.BC AC ⊥ 又1D C ，AC ⊂平面1AD C ，1D C AC C =， BC ∴⊥平面1AD C1D C ⊥平面ABCD14D DC π∴∠=，即直线1DD 与底面ABCD 所成的角为.4π 建立如图所示空间直角坐标系则(0,0,0)C ，(23,0,0)A ，(0,2,0)B ，1(0,0,2)D ， (23,2,0)AB ∴=-，1(23,0,2).AD =-设平面11ABC D 的法向量(,,)n x y z =，由10,0,AB n AD n ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩得2320,2320,x y x z ⎧-+=⎪⎨-+=⎪⎩ 取1x =，可得平面11ABC D 的一个法向量(1,3,3).n = 又1(0,0,2)CD =为平面ABCD 的一个法向量 设平面11ABC D 与平面ABCD 所成锐二面角为θ， 则11||2321cos ||||727CD n CD n θ⋅===，因此平面11ABC D 与平面ABCD 所成锐二面角的余弦值为7 故点C 到平面11ABC D 的距离为1||221||7CD n n ⋅= 故选.ABC。
高三数学一轮复习第6讲空间距教案
第六讲 空间距（上、下）一、考情分析空间中距离的求法是历年高考考查的重点，其中以点与点、点到线、点到面的距离为基础，求其他几种距离一般化归为这三种距离．在空间的距离中，求点到平面的距离是重点，求两条异面直线间的距离是难点．本讲主要是培养考生的观察思考能力、空间想象能力、分析能力，培养考生的严谨的逻辑推理能力以及转化与化归的数学思想的应用．二、二、知识归纳及例析（一）空间距的求解思路：作――证――求． （二）两点之间的距离（1）异面直线上两点之间的距离 解决思路：①化归法；②向量法：在a 上取一点A , 在b 上取一点B , 设a b 、 分别为异面直线a b 、的方向向量，设异面直线a b 、的公共的垂直向量为n()n a n b ⊥⊥， ，则异面直线a b 、的距离为：cos AB n d AB nθ⋅==（此方法移植于点面距离的求法）．③公式法：EF=例1：如图，E F 、分别是异面直线a b 、上的两点，AB线a b 、的公垂线，AB d AE m BF n ===，，，证明EF =解析：法1：化归法；法2：向量法；例2：四边形ABCD 中，68AC BD ==，，对棱AC BD 、的角为3π，E F 、分别是AB CD 、的中点，求EF ．解析：如图，3EGF π∠=或33EGF π∠=，则： EF EF =（2）几何体表面上两点之间的距离解决思路：借助于几何体的平面展开图解决问题． 例3：长方体1AC 的长、宽、高分别为4、3、5，一只蚂蚁从点A 在表面上爬到1C 处，求蚂蚁爬行的最短路程．解析：蚂蚁从点A 在表面上爬到1C 处，有如下三种情形：nα故蚂蚁爬行的最短路程是例4：（05年江西卷）如图，在直三棱柱111ABC A B C -中，12AB BC B B ==，2ABC π∠=，E F 、分别为111AA B C 、的中点，沿棱柱的表面从E 到F 两点的最短路径的长度为 ． 解析：沿棱柱的表面从E 到F 两点的途径有四种情形：以上四种情形的最短路程分别是2故沿棱柱的表面从E 到F 两点的最短路径的长度为223． 例5：正四面体的棱长为a ，从AB 的中点E 经过每个表面绕一周回到E 处，求绕行的最短途径． 解析：如下图展开（途径的棱不能被剪开），显然，绕行的最短途径为2E E a '=，此时，四边形（3）球面距 解决思路：d R θ=⋅球面距球心角．例6：地球上纬度为α的两点A B 、间的经度差为β，求A B 、间的距离．解析：11cos 2sin 2cos sin22O B R AB O A R ββαα==⨯=⨯，，故A B 、间的距离为min2arcsin cos sin 2ABR βα⎛⎫= ⎪⎝⎭．（三）点到直线的距离例7：边长为a 的正六边形所在平面为α，PA PA b α⊥=，，求： （1）点P 到直线AC 的距离；（2）点P 到直线DE 的距离． 解析：如图，（1）P AC d PH -=== （2）P DE d PE -==（四）点到平面的距离解决思路：（1）化归法：()P lP P l d d βααβα∈⊥=--−−−−−−→ ； （2）等积法；（3）向量法：cos A P AP n d AP AP n nαα∈-⋅−−−→=<>， ．例8：已知ABCD 是边长为4的正方形，E F 、分别是AD AB 、的中点，GC 垂直于ABCD 所在平面，且2GC =，求点B 到平面EFG 的距离．解析：法1：直接作出所求之距离，求其长．如图，延长FE 交CB 的延长线于M ， 连 结GM ，作BN BC ⊥，交GM 于N ，则BN ⊥平面ABCD ．作B P E M ⊥于P ，易证平面BPN ⊥平面FEG ．作BQ P N ⊥，垂足为Q ，则BQ是点B 到平面EFG 的距离．亦即：()P BPN EFG EFG BPN PNB PNB EFG d d ∈⊥=--−−−−−−−−−−−−−−→平面平面 平面平面平面；易知：23311BN BP PN BQ ====，． 故点B 到平面EFG 的距离11．法2：利用直线到平面的距离确定．如图，易证BD ⊥平面FEG ，所以BD 上任意一点到平面FEG 的距离就是点B 到平面EFG 的距离．亦即：()O ACG EFG EFG ACG GHBD EFG O BDO GH B EFG BD EFG O EFG d d d d ∈⊥=∈----−−−−−→−−−→−−−−−−−−−−−−−−→平面平面 平面平面平面平面平面平面，作OK HG K ⊥，为垂足，易知：11OK =． 故点B 到平面EFG． 法3：等积法．解法4．如图，设点B 到平面EFG 的距离为d ，则1133B EFG G EFB EFG EFB V V S d S CG --∆∆=⇔⋅=⋅；易知：11d =． 故点B 到平面EFG的距离11． 法4：向量法．建系如图，()()220422EF GF ==--，，， ，，，()200BF =-，，，设平面EFG 的法向量为()1n x y =，，，则：022********330EF n x y n x y GF n ⎧⋅=+=⎧⎪⎛⎫⇒⇒=-⎨⎨⎪--=⎝⎭⋅=⎩⎪⎩，， ， ∴211cos 11B EFG BF n d BF BF n n-⋅=<>==平面， ． 故点B 到平面EFG 的距离11． （五）直线到直线的距离（1）两条平行线间的距离（略） （2）两条异面直线间的距离 解决思路：（1）定义法：作出公垂线，确定公垂线段，证明并加以求解；（2）化归法：①12121l l l l l d d ααα⊂--−−−−→ ；②1212l l l l d d αβαβαβ⊂⊂--−−−−−→ ；③1212A l l l l A d d αββαβ∈⊂⊂--−−−−−→ ；④12l l ⊥时，12122l P l l l P l d d αα⊥⊂--−−−−−→于 ． 例9：棱长为1的正方体中，求以下异面直线的距离：（1）异面直线11A A BD 、；（2）异面直线1AC BD 、；（3）异面直线111AC B C 、．解析：（1）1111111111111A A BDD B A A AA A BD A A BDDB A BDD B d d d ∈---−−−−−−→−−−→平面平面平面， 故异面直线11A A BD 、（2）∵1AC BD ⊥，∴1111111AC BDD B O BD BDD BAC BD O BD d d ⊥⊂--−−−−−−−−−−−−→平面于 平面，故异面直线1AC BD 、（3）1111111111111111A C B AC B C B AC O A CA CBC A C B AC O B AC d d d αβ⊂∈-−−−−−−−−−−→−−−→平面 平面 -平面-平面， 异面直线111AC B C 、 例10：棱长为1的正方体中，M N P 、、分别为1111A B BB C C 、、中点，求异面直线1D P AN 、的距离．解析：∵11111D P CDDC AN ABB A ⊂⊂平面，平面， 1111ABB A CDDC 平面平面，∴异面直线1D P AN 、的距离就是平面11ABB A 与平面11CDD C 离．故异面直线1D P AN 、的距离是1NP =． （六）直线与平面之间的距离解决思路：①()l O ll l a O a l a d d d ααβααβ∈---⊂⊥=−−−−−−→−−→ ；②l l O O ld d ααα--∈−−→； ③()l l d d βααβα⊂--−−−−→．例11：正三角形ABC ∆所在平面为α，AB E F =、分别是BC AC 、的中点，PA α⊥，2PA AE PFD =，平面，求AE 与平面PFD 的距离．解析：如图，过点A 作AG BC ，交DF 的延长线于G ，则：A AE A PAG PAG PFDA PG AE PFD A PFD PAG PFD PGd d d ∈∈⊥---=−−−→−−−−−−−−−−→平面 平面平面平面平面平面平面．故AE 与平面PFD的距离是3AH =． （七）两个平行平面之间的距离解决思路：①A A d d αβαββα--∈−−−→ ；②l l d d αβαββα--⊂−−−→ ； ③a b a b d d αβαβγαγαγβγβ--⊥=⊥=−−−−−−−−−→ ；④A B l l A l l B d d αβαβααββ--⊥=⊥=−−−−−−−−−→ ． 例12：棱长为1的正方体中，（1）证明：平面1A BD 平面11B D C（2）求平面1A BD 平面11B D C 的距离． 解析：（1）（略）；（2）11111111111A BD B D CH G A BD B D C AC A BD H AC B D C G d d --⊥⊥−−−−−−−−−−−−→平面平面平面平面平面于 平面于 ； 运用等积法可求A 到平面1A BD 的距离、1C 到平面11B D C 3故平面1A BD 平面11B D C 的距离是3HG =． 四、课后反思．精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。
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3.在棱长为1的正方体 ABCD — ABC D 中， (1)求点A到平面 BD 的距离； (2)求点 A到平面 AB D 的距离； (3)求平面 AB D 与平面 BC D的 距离； (4)求直线AB与平面 CDAB的距离.
【解题回顾】(1)求距离的一般步骤是：一作，二证， 三计算.即先作出表示距离的线段，再证明它就是要求 的距离，然后再计算，其中第二步的证明易被忽视， 应引起重视. (2)求距离问题体现了化归与转化的思想，一般情况下 需要转化为解三角形.
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花魁不问，非要找一个以神秘著称，并不好相处的‘白绫’呢？“那你让她过来，给大家弹几首曲子助助兴可好。”韩辰耀的 话语里透着不容置疑。“好啊……我这就让人去请她过来。”察觉到韩辰耀的目光时不时的瞥向另一边的张祁渊，百蝶的脑子 马上转过来了圈。回头一招手，茉莉鬼魅般的从屏风后走了出来，似乎一直在那里待命。“茉莉，去把白绫叫过来。”“是。” 茉莉转身就走，顺便还投给了韩辰耀一个不友好的眼神。“殿下。”百蝶柔声叫道，“醉影楼还有些别的事物，恕百蝶现行告 退。”“无妨。”韩辰耀对于美女向来比较好脾气，虽然百蝶有些无理，但他还是应允了。“哎呀，今天还真是事多……真不 知道你是怎么溜出来的。”百蝶像是自言自语的站在听风阁的窗前，“韩哲轩，出来吧。”“被发现了。”韩哲轩再次奇迹般 的从窗户外翻了进来。“还以为六哥会先来呢。”“韩皓泽？他怎么可能来。”百蝶冰冷的说道，“你以为刚才是我故意要去 搞事情？”“我还以为……”韩哲轩转念一想，露出浅笑，“看来他利用你，你也玩他。”“年轻就是好，仗着无知，什么都 能说……” 百蝶小声嘀咕，接着又问道，“血玉上的封印还稳定吗？”。“我怎么知……”韩哲轩话没说完，百蝶突然回身 就是一爪，韩哲轩急忙闪身，百蝶锋利的指甲，从他鼻尖划过。(古风一言)倾余生成全个情深不寿，至少够勇气被嗔痴左右. 第090章 人与人的信任呢？“你猜。”韩哲轩后退一步站稳了身，依旧是一副漫不经心，让吃瓜群众都着急的态度。什么鬼， 怕被吃豆腐就不要乱开车啊，这下好了，碰见真正的老司机，碰了车，怨谁？韩哲轩明白百蝶这种不爽想要发泄的心情，可是 俗话说柿子挑软的捏，自己显然不是那种软柿子，根本没有被捏的义务。“哼，我可是把你当自己人了。”百蝶冷哼一声，克 制住自己的狂躁，努力回到平日里柔媚的声线。“你猜我猜不猜～”“我猜你不猜。”韩哲轩不喜欢这个无聊的梗。“韩哲轩， 我可是把你当朋友了。”百蝶盯着他的眼睛，态度十分认真。“你都知道了，还问我。”“人与人之间的信任呢？”“你是 狐。”“你以为咱们还有多长时间？”百蝶问道，接着又是自问自答，“我能感觉到封印已经很不稳定了，你现在最好把血玉 给我，我用妖力还能将它压制一段时间，但毕竟不是长远之际。”“早说啊，用得着出手嘛，我又不是拖延症……”韩哲轩把 血玉递给了百蝶。“我知道～”百蝶带着意味不明的浅笑，仔细观察着那块血玉，“而且我希望你还记得，这件事是谁决定的， 千万别打脸哦。”“这是自然。”韩哲轩翻出窗户，显然是又回大厅凑热闹去了。茉莉走到醉影楼的后院，终于发现了正踩着 树枝往二楼爬的慕容凌娢。“白绫——”茉莉故
C B H M C1 O 1 D1 A1 O A D
B1
【典例剖析】
【例3】 如图所求，已知四边形ABCD、EADM和 MDCF都是边长为a的正方形，点P、Q分别是ED和 AC的中点. 求：（1）与所成的角； （2）P点到平面EFB的距离； （3）异面直线PM与FQ的距离. M
E P D A Q B C
6 A. a 3
3 B. a 6 D
A1 M A
1
3 C. a 4
B1D.6a 6源自C1D BC
【点击双基】 4.A、B是直线l上的两点，AB=4，AC⊥l于A，BD⊥l 于B，AC=BD=3，又AC与BD成60°的角，则C、D 两点间的距离是_______.
5或 43
5.设PA⊥Rt△ABC所在的平面α，∠BAC=90°，PB、
PC分别与α成45°和30°角，PA=2，则PA与BC的距
离是_____________；点 3 P到BC的距离是 _____________.
7
【典例剖析】
【例1】 设A（2，3，1），B（4，1，2）， C（6，3，７），D（－５，－4，8），求D 到平面ABC的距离.
【典例剖析】
【例2】 如图，在棱长为a的正方体ABCD—A1B1C1D1 中，M、O、O1分别是A1B、AC、A1C1的中点，且 OH⊥O1B，垂足为H. （1）求证：MO∥平面BB1C1C； （2）分别求MO与OH的长； （3）MO与OH是否为异面直线A1B与AC的公垂线?为 什么?求这两条异面直线间的距离.
4. 已知如图，边长为a的菱形ABCD中，∠ABC=60°， PC⊥平面 ABCD ， E是 PA 的中点，求 E到平面 PBC 的距 离.
【解题回顾】解答求距离的问题，注意距离之间的相互
转化，
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延伸·拓展
5. 如图所示，已知ABCD是矩形，AB=a，AD=b，PA ⊥平面ABCD，PA=2c，Q是PA的中点. 求：(1)Q到BD的距离； (2)P到平面BQD的距离.
一条上一点作出另一条的相交垂线段.
2. 已知AB是异面直线a、b的公垂线段，AB=2，a、b 成30°角，在直线a上取一点P，使PA=4，求P到直线 b的距离.
【解题回顾】(1)本题关键是怎样添作辅助平面和辅助 线.解法类似于课本例题. (2)运用面面垂直性质和三垂线定理得到所求距离，再
通过解直角三角形求出距离.
2010届高考数学复习 强化双基系列课件
53《立体几何 －空间距离》
【教学目标】
1.掌握空间两条直线的距离的概念，能在给出 公垂线的条件下求出两异面直线的距离. 2.掌握点与直线，点与平面，直线与平面间距 离的概念. 3.计算空间距离时要熟练进行各距离间的相互 转化.以点线距离，点面距离为主，在计算前关 键是确定垂足，作出辅助图形再应用解三角形 知识. 4.能借助向量求点面、线面、面面距离
【知识梳理】
1.点与它在平面上的射影间的距离叫做该点到 这个平面的距离. 2.直线与平面平行，那么直线上任一点到平面 的距离叫做这条直线与平面的距离. 3.两个平面平行，它们的公垂线段的长度叫做 这两个平面的距离.
4.两条异面直线的公垂线段的长度叫做这两条 异面直线的距离.
【知识梳理】 5.借助向量求距离
F
【典例剖析】
【例4】如图，已知二面角-l -的大小为1200，点 A， B，ACl 于点C，BDl 于点D，且 AC=CD=DB=1.求：（1）A、B两点间的距离； （2）AB与CD所成角的大小； （3）AB与CD的距离.
A
D
l
B
C
【典例剖析】 【例5书】 如图，已知二面角α—PQ—β为60°，点A和点 B分别在平面α和平面β内，点C在棱PQ上， ∠ACP=∠BCP=30°，CA=CB=a. （1）求证：AB⊥PQ； （2）求点B到平面α的距离； （3）设R是线段CA上的一点，直线BR与平面α所成的角 为45°，求线段CR的长度.
B P E A D R
C
Q
能力·思维·方法
1.如图所示，在棱长为a的正方体 ABCD—A1B1C1D1中， 求异面直线BC1与D1D，BC1与DC间的距离.
【解题回顾】由构造异面直线的公垂线段求异面直线 的距离，是高考所要求的 . 其构造途径一般有两条： 一是在已知几何体中的现成线段中寻找；二是过其中
2
B.
3
C.
3 2
D.1
2.在△ABC中，AB=15，∠BCA=120°，若△ABC所 在平面α外一点P到A、B、C的距离都是14，则P到α的 距离是 B A.13 B.11 C.9 D.7
【点击双基】 3.在棱长为a的正方体ABCD—A1B1C1D1中，M是 AA1的中点，则点A1到平面MBD的距离是 D
【知识梳理】 5.借助向量求距离
（3）异面直线的距离的向量公式
设向量n与两异面直线a、b都垂直，M∈a、
P∈b，则两异面直线a、b间的距离d就是 MP | n MP | 在向量n方向射影的绝对值，即 d=.
|n|
【点击双基】
1.ABCD是边长为2的正方形，以BD为棱把它折成直 二面角A—BD—C，E是CD的中点，则异面直线AE、 BC的距离为 D A.
（1）点面距离的向量公式
平面α的法向量为n，点P是平面α外一点，点M
为平面α内任意一点，则点P到平面α的距离d
就是
MP 在向量n方向射影的绝对值，即
| n MP | |n|
d=
.
【知识梳理】 5.借助向量求距离
（2）线面、面面距离的向量公式
平面α∥直线l，平面α的法向量为n，点
M∈α、P∈l，平面α与直线l间的距离d就 是 MP 在向量n方向射影的绝对值，即 d=. | n MP | |n| 平面α∥β，平面α的法向量为n，点M∈α、 P∈β，平面α与平面β的距离d就 是 在向量n方向射影的绝对值，即 | n MP | d=. | n |
【解题回顾】直接法和间接法是求点面距离的常见求
法，无论哪种方法都体现了化归思想.
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误解分析
1. 距离离不开垂直，因此求距离问题的过程实质上是论 证线面关系(平面与垂直)与解三角形的过程，值得注意 的是，“作、证、算、答”是立体几何计算题不可缺少 的步骤，尤其是证明那一步. 2. 在课前热身1和4中，都要分类讨论，不要遗漏.