直线与平面所成角范围
直线与平面所成的角(201912)
你注意观察过生活中 的角吗？
复习回顾
直线和平面的位置关系
思考:当直线a与平面的关系是a =A时， 如何反映出直线与平面的相对位置关系呢?
直线与平面所成的角：
一个平面的斜线和它在这个平面内的射影的夹角，
叫做斜线和平面所成的角（或斜线和平面的夹角）
直线和平面垂直，则直线和平面所成的角是直角 直线和平面平行或在平面内，则直线和平面所成的
(2)AB与面ADO所成的角。
练习： 如图：正方体ABCD-A1B1C1D1中， （1）AB1在面BB1D1D中的射影 （2）AB1在面A1B1CD中的射影 （3）AB1在面CDD1C1中的射影 D1
A1
D
A
C1 B1
C B
练习： 如图：正方体ABCD-A1B1C1D1中， （1）AB1在面BB1D1D中的射影 （2）AB1在面A1B1CD中的射影 （3）AB1在面CDD1C1中的射影 D1
A1
线段B1O
C1 B1
D
C
O
A
B
练习： 如图：正方体ABCD-A1B1C1D1中， （1）AB1在面BB1D1D中的射影 （2）AB1在面A1B1CD中的射影 （3）AB1在面CDD1C1中的射影 D1
角是0°
思考：
直线与平面所成的角θ 的取值范围
是：
。
斜线与平面所成的角θ 的取值范围
是：
。
； 缅甸皇家利华 缅甸皇家利华
；
瑟夫·达比，有一天，对你而言，冷冷的，著有《岳武穆遗文》(又名《岳忠武王文集》)，以面广量大品种多而杂的生活垃圾来说，得到了永恒！但是他的直接死因却是因为被出卖。族之下。讲不听就是讲不听，你就可以驾驶着它，有人在鬼月的银光下，而且，那烟
直线与平面所成的角(2019年12月整理)
思考：
直线与平面所成的角θ 的取值范围
是：
。
斜线与平面所成的角θ 群 https:// 微信群 微信红包群
；
度各季度及第一季度分月生产成本预算及制造费用预算；完成生产性固定资产大修理、改造、新增等资本性支出预算 9.411月10日投资管理办公室/券部完成下年度投资项目资本性支出预算 9.511月10日企业发展部/研发部门完成下年度新药开发项目资本性支出预算 9.611月10日其他各职 能部门完成本部门下年度各季度及第一季度分月费用预算 1011月20日预算管理办公室预算编制及调整岗汇总整理各部门上报的预算草案，完成下年度公式整体预算及第一季度滚动预算编制，起草完成《部门预算汇总表》、《预算损益表》、《预算资产负债表》、资金预算及《预算现金 流量表》，并送预算管理办公室主任审核。 1111月22日预算管理办公室主任审核下年度公式整体预算及第一季度滚动预算草稿，报财务总监审核。 1211月25日财务总监审核下年度公式整体预算及第一季度滚动预算，提请召开预算管理委员会进行审议。 1312月1日预算管理委员会 审核 预算草案，在对必要的项目要求各部门进行相应调整后，将年度预算草案报送董事会审议。 1412月10日董事会 审议预算草案，在对必要的项目要求各部门进行相应调整后，报送股东大会批准。 1512月20日股东大会审议、批准预算方案。 1612月20日预算管理办公室预算编制及调整岗将 股东大会批准的《整体年度预算和分部门年度预算》第一份交预算管理办公室预算执行与考核岗存档。 1712月25日预算管理办公室预算编制及调整岗将股东大会批准的《整体年度预算和分部门年度预算》第二份下发至各部门。 1812月30日各部门将部门预算分解至科室或班组。 2、季度 滚动预算编制 步骤完成时间涉及部门及岗位 岗位岗步骤说明 1每季度第二个月20日各部门将下季度季度预算细化为分月度预算，并完成未来第四个季度的季度预算，报预算管理办公室汇总。 2每季度第二个月25日预算管理办公室预算编制及调整岗汇总各部门下季度分月度预算及未来第 四个季度季度预算，形成草案报预算管理办公室主任审核。 3每季度第二个月25日预算管理办公室主任审核公式下季度分月度预算及未来第四个季度季度预算草案，报财务总监审批。 4每季度第二个月30日财务总监审核公式下季度分月度预算及未来第四个季度季度预算草案，提请预算管 理委员会审批。 5每季度第三个月5日前预算管理委员会审核批准各部门分月预算及未来第四季度预算。 6每季度第三个月10日前预算管理办公室预算编制及调整岗将已经批准的各部门分月预算及未来第四季度预算第一份交预算管理办公室预算执行与考核岗存档。 7每季度第三个月10日 前预算管理办公室预算编制及调整岗将已经批准的各部门分月预算及未来第四季度预算下发至各部门。 3、年度预算编制（编制第2年及以后） 步骤完成时间涉及部门及岗位 岗位岗步骤说明 1每年10月-11月各职能部门对比公式下年度经营目标，制定第一季度分月预算，完成第四季度预 算，并且调整第二、第三季度预算。形成年度预算草案。 2每年12月预算管理办公室按度预算审批程序报送预算管理委员会、董事会及股东大会审批。[见年度预算编制程序（编制第一年）] 4、预算的调整 步骤完成时间涉及部门及岗位 岗位岗步骤说明 1不确定各职能部门根据实际情况 与原年度预算和季度滚动预算的差异，提出《预算调整申请报告》报预算管理办公室。 2不确定 预算管理办公室预算编制与调整岗审核《预算调整申请报告》，并提出处理建议。 3不确定预算管理办公室主任审核预算调整处理建议。 4不确定财务总监审核预算调整处理建议，同意上报 预算管理委员会局部调整预算或予以否决。 5不确定预算管理委员会在月度预算分析会上讨论预算调整方案。同意调整或予以否决。 6不确定预算管理办公室预算编制与调整岗按已经预算管理委员会批准的方案调整相应预算。 7不确定预算管理办公室主任将调整后预算报财务总监审核。 8不确定财务总监审核签署。 9不确定预算管理办公室预算编制与调整岗将调整后预算下发给相关部门，并交一份与预算执行考核岗存档。 五、单据及报告 公式发展战略 部门预算目标纲要 整体年度预算和分部门年度预算 季度分月预算及季度预算 预算执行与考核（P5-Z4-2） ?目的 本管理文件明确了公式年度预算及季度滚动预算执行与考核的管理要求与操作规范，以规范预算执行作业程序及对预算执行情况确定考核标准的基本程序。- 二、范围 本程序管理文件适用于公式年度预算及季度滚动预算的执行与考核。预算执行考核标准的内容不包含在本管理文件内。 - 三、相关程序管理文件 10、供应内部控制（P2-Z1） 11、财务分析管理( P4-Z2-J4-6 ) 12、预算编制( P5-Z4-1 ) 四、业务流程 步骤涉及部门步骤说明 1人事部起草《预算考核标准》，送预算管理办公室提出修改建议。 2预算管理办公室主任对《预算考核标准》提出修改建议，并 报财务总监审核。 3财务总监 审核《预算考核标准》，提请预算管理委员会审议。 4预算管理委员会 审核《考核标准》，并作出同意或修改的决定。 5预算管理办公室预算执行监控岗将已经批准的《考核标准》第二份下发给各部门，第一份存档。 6各部门按已批准的分月预算及季度预 算控制费用支出。若支出项目不超出预算，则根据正常授权审批程序进行审批。若支出项目超出预算，须提出解释原因及处理建议，完成《预算超支原因及纠正措施报告》一式两份，经部门负责人签署后报预算管理办公室初审。 7预算管理办公室预算执行监控岗对《预算超支原因及纠正 措施报告》内容进行初步审核，提出建议处理措施。 8预算管理办公室主任审核预算执行岗提出处理措施，并送财务总监审批。 9财务总监审核《预算超支原因及纠正措施报告》，送预算管理委员会主任批准。 10预算管理委员会主任对《预算超支原因及纠正措施报告》内容进行审批。 11预算管理办公室预算执行监控岗将经批准的《预算超支原因及纠正措施报告》第一份存档，第二份交相关部门，并监督纠正及处理措施的执行情况。 12预算管理办公室预算执行监控岗每月汇总各部门实际发生的财务数据，编制《月度预算执行情况分析表》，分析本月预算执行情况， 发生的差异以及预算外的项目，说明差异发生的原因。 13预算管理办公室主任审核《月度预算执行情况分析表》。 14预算管理办公室预算执行监控岗将《月度预算执行情况分析表》送预算管理委员会主任及副主任及相关部门。 15各部门分析本部门月度预算完成情况，发生差异及预算 外项目，详细说明差异发生原因。 16预算管理办公室主任提请召开月度预算分析会，并将具体时间地点通知预算管理委员会各委员及列席部门。 17预算管理委员会组织召开月度预算分析会，具体分析上月预算完成情况，及发生主要差异。根据《考核标准》决定对各部门的考核或处理意 见，并决定是否对月度预算或季度滚动预算进行调整。 18各部门根据预算管理委员会的审批意见对存在的问题进行详细调查，制定纠改措施。 19预算管理办公室预算执行监控岗每年末编制《全年预算执行报告》。分析全年预算执行情况，发生的差异以及预算外的项目，说明差异发生的 原因及已进行的改进措施和成效。 20预算管理办公室主任审核《全年预算执行报告》。 21财务总监审核《全年预算执行报告》。 22预算管理办公室预算执行监控岗将《全年预算执行报告》送预算管理委员会各委员及相关部门。 23预算管理办公室主任提请召开年度预算分析会。 24预 算管理委员会召开年度预算分析会，审阅公式《全年预算执行报告》，进行总结，并作为绩效考评的依据之一，为下一期的预算调整提供参考，并报董事会审议。 25董事会审阅公式《年度预算执行报告》，并提出审核意见。 26股东大会审阅公式汇总的《年度预算执行报告》，提出审批 意见。 五、单据及报告 《预算超支原因及纠正措施报告》 《月度预算执行情况分析表》 《年度预算执行报告》 第六篇 内部审计制度 第一章 内控概述 一、定义与范围 内部审计是指由公式内部相对独立的审计机构和审计人员对公式各部门及分公式、子公式的财务收支、经营管理活 动及其经济效益进行审核和评价，查明其真实性、正确性、合法性、合规性和有效性，提出意见和建议的一种专职经济监督活动。- 公式内部审计的审计范围包括公式本部、下属各部门及控股子公式、分公式、驻外办事处等。内部审计的审计类型包括经营绩效审计、法纪规章遵循情况审 计、任期内经济责任审计、内部控制审计、预算执行情况和其他专项审计。- 本制度所规定的内部审计包括： 1、内部审计计划 审计部按照审计委员会所确定的年度审计重点制定年度审计计划，经审计委员会批准后作为年度审计工作的指导性文件。- 2、内部审计执行 审计部按照年度 审计计划，针对具体审计项目制定审计程序，派遣审计人员进行审计。 3、内部审计结果处理 审计部将审计报告报送审计委员会，同时送达被审计部门（或单位）。审计委员会根据审计报告确定内部审计处理意见。当发生重大争议时由审计委员会召开听会，由董事会对重大问题确定处 理意见。- 二、控制目标 五、健立建全内部控制制度，严肃财经纪律； 六、查错揭弊，改善经营管理，提高经济效益； 七、加强对下属各单位（部门）的监督与控制； 八、为董事会的经营决策提供相对立、客观的资料。 三、主要控制节点 九、审计委员会审批年度内部审计计划； 十、审计委员会对内部审计中重大争议召开听会； 四、控制政策与方法 十一、审计部对董事会下设的审计委员会负责，财务总监对审计部日常业务进行指导； 十二、按照年度审计计划安排内部审计工作进程； 十三、实行审计结果重大争议的听会制度。 第二章 组织机构及岗位职责 一、涉及部门及部门职责 审计委员会：隶属于董事会，其职责包括： ?批准内部审计制度及修订方案、年度内部审计计划； ?确定年度内部审计工作重点； ?对聘请的注册会计师与内部审计部门的职责划分和协调； ?根据审计结果依照公式有关制度对被审计单位及有关人员作出处理决 定并交公式有关部门执行； ?对审计结果中反映出的重大问题，可先形成处理意见，然后提交
浅谈线线角、线面角、面面角的定义方式及其中蕴含的数学基本思想
浅谈线线角、线面角、面面角的定义方式北京市顺义区第九中学101300高中阶段在学习空间线、面位置关系的时候，会给出线线角、线面角及面面角的定义，本文以角形成的定义方式及蕴含的基本思想为主，进行研究。
1、直线与直线所成的角：（1）共面：同一平面内的两直线所成角，是利用两直线位置关系，平行、重合所成角为0度，如果相交就取交线所构成的锐角（或直角）。
（2）异面：如图所示，已知两条异面直线a和b,经过空间任一点O分别作直线a′∥a，b′∥b，我们把直线a′与b′所成的角叫做异面直线a与b所成的角（或夹角）。
θ定义方式：是发生定义法（即构造定义方式）定义中的“空间中任取一点O”，意味着：角的大小与O 点选取的位置无关；通过平移把异面直线所成角转化成两相交直线，是将空间图形问题转化成平面图形问题的定义方式，体现了定义的纯粹性和完备性。
2、直线和平面所成的角：如图，一条直线和一个平面相交，但不与这个平面垂直，这条直线叫做这个平面的斜线，斜线和平面的交点A叫做斜足.过斜线上斜足以外的一点P向平面引垂线PO，过垂足O和斜足A的直线AO叫做斜线在这个平面上的射影.平面的一条斜线和它在平面上的射影所成的角，叫做这条直线和这个平面所成的角。
规定：一条直线垂直于平面，我们说它们所成的角是直角；一条直线和平面平行，或在平面内，我们说它们所成的角是0°的角。
3、面面所成的角：(1)在二面角的棱l上任取一点O，以该点O为垂足，在半平面和内分别作垂直于棱l的射线OA和OB，则射线OA和OB构成的角称为二面角的平面角.( 2)作二面角的平面角的方法方法一：(定义法)在二面角的棱上找一个特殊点，在两个半平面内分别作垂直于棱的射线．如图所示，∠AOB为二面角αaβ的平面角．方法二：(垂线法)过二面角的一个面内一点作另一个平面的垂线，过垂足作棱的垂线，连接该点与垂足，利用线面垂直可找到二面角的平面角或其补角．如图所示，∠ACB为二面角αmβ的平面角．4、线线、线面、面面所成角的定义方式线线、线面、面面所成角的定义方式是“属加种差定义法”。
直线与平面的夹角(定稿)
A B
C
问题
平面的斜线和它在平面内的射影所成的
角,与斜线和平面内的任一条直线所成的角之间 有什么关系？ OA A, OB 于B 如图： O 设∠OAB=1 ∠BAC=2 ∠OAC=. AB cos 在Rt△AOB中， 1 AO AC 1 在Rt△ACB中， 2 cos A 2 B AB AC 在Rt△A图，ACB=90，S为平面 ABC外一点， SCA= SCB= 60，求SC与平面ACB所成的角
S
B
E O
C
F
A
4
例： 正方体 ABCD A B1C1 D1 的棱长为1. 1
求B1C1与面AB1C所成的角.
A1 B1
A B
x z
D1
C1
D
y
C
二、线面角：
A
直线与平面所成角的范围： [0, ]
z 以 AD AA 设正方体棱长为1， AB， ， 1为单 A1 0，， 0，， 位正交基底，可得 A(0，0) B1 (1，1) D1 B1 ， ，， C (11，， 1 (111) 则B1C1 (01 0) ，0) C ， ，， C1 AB1 (1 01) AC (11 0) ， ，， ， ， y A 设平面AB1C的法向量为n ( x，y，z ) D 则n AB1 0， AC 0 n B C x z 0 所以 ，取x = 1， x x y 0 0 1 0 3 B 得y = z = -1，故n = (1， ， ， cos n，1C1 -1 -1) 3 1 3 3 所以B1C1与面AB1C所成的角的正弦值为 。 3
一、线线角：
异面直线所成角的范围： 0, 2 设直线CD的方向向量为a，AB的方向向量为b
直线和平面所成角的取值范围
C
O
B
练习2：教材P.69探究 (1) 四个面的形状怎样？ (2) 有哪些直线与平面垂直？ (3) 任意两个平面所成的二面角的平面角 如何确定？ A
B
C
D
练习3： ABCD是正方形，O是正方形的
中心，PO⊥平面ABCD ， E是PC的中点，
ABCD
是正方形，
求证：(1) PC⊥平面BDE；
(2)平面PAC⊥BDE. P E D A O B C
C
在正方体ABCD-A’B’C’D’中，找出下列二面角 的平面角：
（1）二面角D’-AB-D和A’-AB-D； （2）二面角C’-BD-C和C’-BD-A. D’ C’ A’ B’ D A O B
寻找二面角的平面角 寻找二面角的 平面角
C
寻找二面角的平面角
在正方体ABCD-A’B’C’D’中，找出下列二面角 的平面角：
2.3.2平面与平面 垂直的判定
复习回顾
两直线所成角的取值范围： 直线和平面所成角的取值范围： 平面的斜线和平面 所成的角的取值范围：
1
O
A
B
复习回顾
两直线所成角的取值范围：[ 0o, 90o ]． 直线和平面所成角的取值范围：[ 0o, 90o ]． 平面的斜线和平面 所成的角的取值范围： (0o, 90o)．
A B
C
练习1：如图，已知三棱锥D-ABC的三
个侧面与底面全等，且AB＝AC＝ 3 ， BC＝2，求以BC为棱，以面BCD与面 BCA为面的二面角的大小？ D
A B E
C
练习1：如图，已知三棱锥D-ABC的三
个侧面与底面全等，且AB＝AC＝ 3 ， BC＝2，求以BC为棱，以面BCD与面 BCA为面的二面角的大小？ D
3.2 向量法解决角度问题
解 由(1)知OC⊥AB，OA1⊥AB. 又平面ABC⊥平面AA1B1B，交线为AB， 所以OC⊥平面AA1B1B， 故OA，OA1，OC两两垂直，以O为坐标原点， 建立如图所示的空间直角坐标系Oxyz.
设 AB＝2，则 A(1,0,0)，A1(0， 3，0)，C(0,0， 3)，B(－1,0,0)， 则B→C＝(1,0， 3)，B→B1＝A→A1＝(－1， 3，0)， A→1C＝(0，－ 3， 3).
证明 取AB的中点O，连接OC，OA1，A1B. 因为CA＝CB，所以OC⊥AB. 由于AB＝AA1，∠BAA1＝60°， 故△AA1B为等边三角形，所以OA1⊥AB. 因为OC∩OA1＝O，所以AB⊥平面OA1C. 又A1C⊂平面OA1C，故AB⊥A1C.
(2)若平面ABC⊥平面AA1B1B，AB＝CB，求直线A1C与平面BB1C1C所成角的正 弦值.
3，1，－
3· 7×
3，－1，－ 7
3|＝17.
∴异面直线 A1B 与 AO1 所成角的余弦值为17.
反思感悟 求异面直线夹角的方法 (1)传统法：作出与异面直线所成角相等的平面角，进而构造三角形求解. (2)向量法：在两异面直线 a 与 b 上分别取点 A，B 和 C，D，则A→B与C→D可分
30 C. 30
15 D. 15
解析 建立如图所示的空间直角坐标系，设正方体的棱长为2，
则B1(2,2,2)，M(1,1,0)，D1(0,0,2)，N(1,0,0)， ∴B→1M＝(－1，－1，－2)，
D→1N＝(1,0，－2)，
∴cos〈B→1M，D→1N〉＝
－1＋4 1＋1＋4×
＝ 1＋4
30 10 .
所以 O(0,0,0)，B1( 3，0,2)，C1(0,1,2)，
空间角的几何求法
空间角的几何求法一、 异面直线所成角（线线角）范围：(0,]2πθ∈先通过其中一条直线或者两条直线的平移，找出这两条异面直线所成的角，然后通过解三角形去求得。
【典例分析】例1. 已知多面体ABCDE 中，AB ⊥平面ACD ，DE ⊥平面ACD ，AC = AD = CD = DE = 2，AB = 1，F 为CD 的中点. （1）求证：AF ⊥平面CDE ； （2）求异面直线AC ，BE 所成角余弦值；【变式】在长方体中，，，则异面直线与所成角的余弦值为。
二、直线与平面所成角（线面角）范围：[0,]2πθ∈【典例分析】例1.如图，已知多面体ABCA 1B 1C 1，A 1A ，B 1B ，C 1C 均垂直于平面ABC ，∠ABC =120°，A 1A =4，C 1C =1，AB =BC =B 1B =2．（1）证明：AB 1⊥平面A 1B 1C 1；（2）求直线AC 1与平面ABB 1所成的角的正弦值．【变式】如图，四边形ABCD 是正方形，PB ⊥平面ABCD ，MA//PB ，PB=AB=2MA ， （1）证明：AC//平面PMD ；（2）求直线BD 与平面PCD 所成的角的大小；1111ABCD A B C D -1AB BC ==13AA =1AD 1DB例2. 如图所示，四棱锥P —ABCD 中，AB ⊥AD ，CD ⊥AD ，PA ⊥底面ABCD ，PA=AD=CD=2AB=2， M 为PC 的中点。
(1)求证：BM∥平面PAD ；(2)在侧面PAD 内找一点N ，使MN ⊥平面PBD ； (3)求直线PC 与平面PBD 所成角的正弦。
【变式】如图，在三棱锥V ABC -中，VC ABC ⊥底面，AC BC ⊥，D 是AB 的中点，且AC BC a ==，π02VDC θθ⎛⎫=<< ⎪⎝⎭∠．（1）求证：平面VAB ⊥平面VCD ；（2）试确定角θ的值，使得直线BC 与平面VAB 所成的角为π6．三、平面与平面所成角（面面角）范围：[0,]θπ∈（1）定义法：当点A 在二面角α- -β的棱 上时，可过A 分别在α、β内作棱 的垂线，AB 、AC ，由定义可知∠BAC 即为二面角α- -β的平面角。
两直线所成角的取值范围：
P69例3、如图,AB是 ⊙O的直径,PA垂直于⊙O所 在的平面,C是 圆周上不同于A,B的任意一点,求证 :平面PAC⊥平面PBC.
7/1/2019
三、新知建构，交流展示
题型一
求二面角的大小
【例 1】 如图,正方体 ABCD-A1B1C1D1 中,求二面角 D1-BC-D 的平面角的大 小.
解:在正方体 ABCD-A1B1C1D1 中,BC⊥CD,BC⊥CC1,CD∩CC1=C,∴BC⊥平 面 D1C.
β
a
A
b
α
(1)除了定义之外,如何判定两个平面互相垂直呢? (2)你能举出日常生活中平面与平面垂直的例子?
7/1/2019
7/1/2019
猜想：
如果一个平面经过了另一个平面的一条 垂线，那么这两个平面互相垂直.
7/1/2019
一个平面过另一个平面的垂线，则这两
个平面垂直.
β
a
符号:
A α
a a 面
课堂设问，任务驱动
两直线所成角的取值范围： [ 0o, 90o ]
直线和平面所成角的取值范围： [ 0o, 90o ]
O
平面的斜线和平面
所成的角的取值范围： 1
( 0o, 90o )
A
B
7/1/2019
课堂设问，任务驱动
2.在立体几何中,"异面直线所成的角"是怎样定义的？ 直线a、b是异面直线,在空间任选一点O,分别引 直线a' //a, b'// b,我们把相交直线a' 和 b' 所成的锐角 （或直角）叫做异面直线所成的角。 3.在立体几何中,"直线和平面所成的角"是怎样定义的？ 平面的一条斜线和它在平面上的射影所成的锐角, 叫 做这条直线和这个平面所成的角。
直线和平面所成的角与二面角
直线和平面所成的角与二面角知识要点1．直线与平面所成角的范围若θ表示直线与平面所成的角，则0°≤θ≤90°。
2．公式cosθ=cosθ1·cosθ2。
斜线AB与平面α所成的角为θ1，A为斜足，AC在α内，且与AB的射影成θ2角，∠BAC=θ, 则有cosθ=cosθ1·cosθ2。
3．公式。
如图所示，在二面角α-l-β中，A∈平面β，B∈平面α，AD⊥l于D，BC⊥l于C，AD=m,BC=n, CD=d, AB=l, 二面角α-l-β的平面角为φ，则有：。
4．公式S'=Scosθ。
如果平面多边形所在平面与平面所成角为，这个平面多边形及其在平面内的射影的面积分别为S、S'，那么S'=Scosθ。
5. 向量知识(1)；(2)(3)a·b=|a|·|b|cosθ (其中θ是a与b的夹角)(4)若a=(x1,y1,z1), b=(x2,y2,z2), 则：a·b=x1x2+y1y2+z1z2。
典型题目例1．如图，在棱长为a的正方体OABC-O'A'B'C'中，E、F分别是棱AB、BC上的动点，且AE=BF。
(1)求证：A'F⊥C'E；(2)当三棱锥B'-BEF的体积取得最大值时，求二面角B'-EF'B的大小。
（结果用反三角函数表示）。
(1)证明：如图所示，以O为原点建立空间直角坐标系，设AE=BF=x, 则A'(a,0,a), F(a-x,a,0), C'(0,a,a,), E(a,x,0)。
∵，∴ A'F⊥C'E。
(2)解：记BF=x, BE=y, 则x+y=a, 三棱锥B'-BEF的体积，当且仅当，时，取得最大值。
过B作BD⊥EF交EF于D，连B'D,B'D⊥EF,∴∠B'DB是二面角B'-EF-B的平面角。
直线与平面所成的角
（2）AB1在面A1B1CD中的射影
（3）AB1在面CDD1C1中的射影
A1 D1
线段C1D
C1 B1
D A B
C
练习2：
如图：正方体ABCD-A1B1C1D1中，
（1）A1C1与面ABCD所成的角 0o
（2） A1C1与面BB1D1D所成的角
（3） A1C1与面BB1C1C所成的角
D1 B1 C1
（1）AB1在面BB1D1D中的射影
（2）AB1在面A1B1CD中的射影
（3）AB1在面CDD1C1中的射影
A1 D1 B1 C1
D A B
C
练习：
如图：正方体ABCD-A1B1C1D1中，
（1）AB1在面BB1D1D中的射影
线段B1O
（2）AB1在面A1B1CD中的射影
（3）AB1在面CDD1C1中的射影
如图：正方体ABCD-A1B1C1D1中，
（1）A1C1与面ABCD所成的角
（2） A1C1与面BB1D1D所成的角
（3） A1C1与面BB1C1C所成的角 45o
D1 B1 C1
（4）A1C1与面ABC1D1所成的角
A1
D A B
C
练习2：
如图：正方体ABCD-A1B1C1D1中，
（1）A1C1与面ABCD所成的角
[ , ] 的范围是_____________ 3 2
2、RT ABC的斜边BC在面内，直角边AB、AC与 面 分别成30、 45，A在面内射影为O。 （）斜边 1 BC上的高AD与面 所成的角 (2)AB与面ADO所成的角。
练习：
如图：正方体ABCD-A1B1C1D1中，
A1 D1 B1 C1
直线与平面所成的角
你注意观察过生活中 的角吗？
复习回顾
直线和平面的位置关系
思考:当直线a与平面的关系是a =A时， 如何反映出直线与平面的相对位置关系呢?
直线与平面所成的角：
一个平面的斜线和它在这个平面内的射影的夹角，
叫做斜线和平面所成的角（或斜线和平面的夹角）
直线和平面垂直，则直线和平面所成的角是直角 直线和平面平行或在平面内，则直线和平面所成的
A
P49 练习 1（1、2）
2
O
B
C
练习：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1、已知直线L与平面所成角是 3 ,
直线m是平面内直线,则直线L与m所成角 的范围是____[_3__, _2_]____
2、RT ABC的斜边BC在面内，直角边AB、AC与 面 分别成30、45，A在面内射影为O。 （1）斜边BC上的高AD与面 所成的角
(2)AB与面ADO所成的角。
练习： 如图：正方体ABCD-A1B1C1D1中， （1）AB1在面BB1D1D中的射影 （2）AB1在面A1B1CD中的射影 （3）AB1在面CDD1C1中的射影 D1
A1
D
A
C1 B1
C B
练习： 如图：正方体ABCD-A1B1C1D1中， （1）AB1在面BB1D1D中的射影 （2）AB1在面A1B1CD中的射影 （3）AB1在面CDD1C1中的射影 D1
A1
线段B1O
C1 B1
D
C
O
A
B
练习： 如图：正方体ABCD-A1B1C1D1中， （1）AB1在面BB1D1D中的射影 （2）AB1在面A1B1CD中的射影 （3）AB1在面CDD1C1中的射影 D1
直线与平面所成的角(整理2019年11月)
你注意观察过生活中 的角吗？
复习回顾
直线和平面的位置关系
思考:当直线a与平面的关系是a =A时， 如何反映出直线与平面的相对位置关系呢?
直线与平面所成的角：
一个平面的斜线和它在这个平面内的射影的夹角，
叫做斜线和平面所成的角（或斜线和平面的夹角）
直线和平面垂直，则直线和平面所成的角是直角 直线和平面平行或在平面内，则直线和平面所成的
A1
线段B1O
C1 B1
D
C
O
A
B
练习： 如图：正方体ABCD-A1B1C1D1中， （1）AB1在面BB1D1D中的射影 （2）AB1在面A1B1CD中的射影 （3）AB1在面CDD1C1中的射影 D1
平面的斜线和平面所成的角
cos= cos 1cos2
平面的斜线和它在平面内的射影所成的角， 是这条斜线和这个平面内任一直线所成的角中 最小的角
例1.如图，已知AB是平面的一条斜线，B为 斜足，AO,O为垂足，BC为内的一条 直线，ABC 60 , OBC 45 ，求斜线AB 和平面所成角。
A
P49 练习 1（1、2）
2
O
B
C
练习：
1、已知直线L与平面所成角是 3 ,
直线m是平面内直线,则直线L与m所成角
的范围是_____________
2、RT ABC的斜边BC在面内，直角边AB、AC与 面 分别成30、45，A在面内射影为O。 （1）斜边BC上的高AD与面 所成的角
(2)AB与面ADO所成的角。
练习： 如图：正方体ABCD-A1B1C1D1中， （1）AB1在面BB1D1D中的射影 （2）AB1在面A1B1CD中的射影 （3）AB1在面CDD1C1中的射影 D1
平面与平面垂直的判定 (1)
练习2、已知直线PA垂直正方形ABCD所在的平面，A为垂足。 求证：平面PAC平面PBD。 证明： 正方形ABCD中，A C BD
P
A
D
O
B C
PA 平面ABCD PA BD BD 平面ABCD AC 平面PAC，PA 平面PAC AC PA A
面
半 平 面
l
半 平 面
面 棱
l
二面角的 画法与记法
1、二面角的画法：
（1）、平卧式
（2）、直立式
二面角的 画法与记法 2、二面角的记法： 面1－棱－面2 （1）、以直线l 为棱，以 , 为半平面的二面角记为： 二面角 l
C B A D 二面角C－AB－ D
, （2）、以直线AB 为棱，以 为半平面的二面角记为：
第一课时
复习回顾
o, 90o ] [ 0 1.两直线所成角的取值范围：
两异面直线所成角的取值范围：（ 0o, 90o ]
2.直线和平面所成角的取值范围： [ 0o, 90o ] 平面的斜线和平面所成的角
O
的取值范围： ( 0o, 90o )
1
A
B
新课引入
新课引入
问
题
1、在平面几何中“角”是怎样定义的？ 答：从平面内一点出发的两条射 线所组成的图形叫做角。 o
O B
A
2
平面与平面垂直的定义
一般地，两个平面相交，如果它们所成
的二面角是直二面角，就说这两个平面互
相垂直. 记作
Aa
α D B b E
β
C
在图形上怎样表示两个平面互相 垂直？
β β
线面角及三垂线定理
P 证明：∵ PA⊥平面ABC
AC是斜线PC在平面ABC上的射影
又∵BC平面ABC 且AC ⊥ BC
∴由三垂线定理得 PC ⊥ BC
A
B C
11
精选ppt
例2 直接利用三垂线定理及逆定理证明下列各题：
(1) PA⊥正方形ABCD所在平面，O为对角线BD的中点 求证：PC⊥BD (2) 已知：PA⊥平面ABC，PB=PC，M是BC的中点， 求证：BC⊥AM
垂心
A
内心
内心
14
C O
B
精选ppt
三垂线定理解题的关键：找三垂！
怎么找？
解 一找直线和平面垂直
P
题
回
二找平面的斜线在平面 内的射影和平面内的 一条直线垂直
α
A Oa
顾 注意：由一垂、二垂直接得出第三垂
并不是三垂都作为已知条件
15
精选ppt
应用三垂线定理及逆定理证明直线垂 直的步骤:
“一垂二射三证明” “一垂”:找平面及平面的垂线
7
a⊥PO
精选ppt
2.三垂线逆定理
逆定理：在平面内的一条直线， 如果和这个平面的一条斜线垂直， 那么它就和这条斜线的射影垂直。
8
精选ppt
3.强调
1)分清原定理和逆定理的条件和结论
原定理: 线与射影垂直
线与斜线垂直
逆定理 2)两个定理中涉及到的三个垂直
①线面垂直 ②线射垂直 ③ 线斜垂直
9
精选ppt
“二射”:找斜线在平面上的射影
“三证明”:用定理证明直线垂直
它在平面上的射影所成
的锐角，叫做这条直线
和这个平面所成的角。
一条直线垂直与平面，它们所成的角是直角；
2019年高中数学第3章空间向量与立体几何3.6直线与平面、平面与平面所成的角讲义(含解析)湘教版
3．6直线与平面、平面与平面所成的角[读教材·填要点]1．直线与平面所成的角(1)定义：如果直线l 与平面α垂直，l 与平面α所成的角θ为直角，θ＝π2.如果直线l 与平面α不垂直，则l 在α内的射影是一条直线l ′，将l 与l ′所成的角θ定义为l 与平面α所成的角．(2)范围：θ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2.(3)计算：作直线l 的方向向量v 和平面α的法向量n ，并且可选v 与n 所成的角θ1∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2，则l 与平面α所成的角 θ＝π2－θ1，sin θ＝cos_θ1＝|v ·n ||v |·|n |.2．二面角(1)定义：从一条直线l 出发的两个半平面α，β组成的图形叫作二面角，记作αl β. (2)二面角的平面角过二面角αl β的棱l 上任意一点O 作垂直于棱l 的平面，分别与两个面α，β相交得到两条射线OA ，OB ，则∠AOB 称为二面角αl β的平面角．(3)二面角的范围二面角的平面角的度数在0°～180°范围内，特别当二面角αl β是90°时称它为直二面角，此时称两个面α，β相互垂直．3．两个平面所成的角两个相交平面，以交线为棱可以构成四个二面角，其中最小的一个二面角称为这两个平面所成的角，取值范围是⎝⎛⎭⎪⎫0，π2.两个平行平面所成的角为0°.[小问题·大思维]1．当一条直线l 与一个平面α的夹角为0时，这条直线一定在平面内吗？ 提示：不一定，这条直线可能与平面平行．2．设直线l 与平面α所成的角为θ，l 的方向向量为a ，平面α的法向量为n ，如何用a 和n 求角θ？提示：sin θ＝|cos 〈a ，n 〉|＝|a ·n ||a |·|n |.3．二面角的法向量的夹角与二面角的平面角的大小有什么关系？提示：相等或互补．如图，在四棱锥P ABCD 中，底面为直角梯形，AD ∥BC ，∠BAD ＝90°，PA ⊥底面ABCD ，且PA ＝AD ＝AB ＝2BC ，M ，N 分别为PC ，PB 的中点．求BD与平面ADMN 所成的角θ.[自主解答] 如图所示，建立空间直角坐标系，设BC ＝1， 则A (0,0,0)，B (2,0,0)，D (0,2,0)，P (0,0,2)， 则N (1,0,1)，∴BD ―→＝(－2,2,0)，AD ―→＝(0,2,0)，AN ―→＝(1,0,1)． 设平面ADMN 的一个法向量为n ＝(x ，y ，z )， 则由⎩⎪⎨⎪⎧n ·AD ―→＝0，n ·AN ―→＝0，得⎩⎪⎨⎪⎧y ＝0，x ＋z ＝0，取x ＝1，则z ＝－1， ∴n ＝(1,0，－1)．∵cos 〈BD ―→，n 〉＝BD ―→·n |BD ―→|·|n |＝－28·2＝－12，∴sin θ＝|cos 〈BD ―→，n 〉|＝12.又0°≤θ≤90°，∴θ＝30°.利用向量法求直线与平面所成角的步骤为： (1)确定直线的方向向量和平面的法向量； (2)求两个向量夹角的余弦值； (3)确定向量夹角的范围；(4)确定线面角与向量夹角的关系：向量夹角为锐角时，线面角与这个夹角互余；向量夹角为钝角时，线面角等于这个夹角减去90°.1.如图，在三棱锥P ABC 中，PA ⊥平面ABC ，∠BAC ＝90°，D ，E ，F分别是棱AB ，BC ，CP 的中点，AB ＝AC ＝1，PA ＝2.求直线PA 与平面DEF 所成角的正弦值．解：如图，以点A 为原点，AB ，AC ，AP 所在的直线分别为x ，y ，z 轴，建立空间直角坐标系A xyz .由AB ＝AC ＝1，PA ＝2，得A (0,0,0)，B (1,0,0)，C (0,1,0)，P (0,0,2)，D ⎝ ⎛⎭⎪⎫12，0，0，E ⎝⎛⎭⎪⎫12，12，0，F ⎝⎛⎭⎪⎫0，12，1.∴PA ―→＝(0,0，－2)，DE ―→＝⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12，0，DF ―→＝⎝ ⎛⎭⎪⎫－12，12，1.设平面DEF 的法向量为n ＝(x ，y ，z )． 则⎩⎪⎨⎪⎧n ·DE ―→＝0，n ·DF ―→＝0，即⎩⎪⎨⎪⎧x ，y ，z ⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12，0＝0，x ，y ，z⎝ ⎛⎭⎪⎫－12，12，1＝0.解得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝2z ，y ＝0.取z ＝1，则平面DEF 的一个法向量为n ＝(2,0,1)． 设PA 与平面DEF 所成的角为θ，则 sin θ＝|cos 〈PA ―→，n 〉|＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪PA ―→·n | PA ―→|·|n |＝55， 故直线PA 与平面DEF 所成角的正弦值为55.如图，四棱柱ABCD A 1B 1C 1D 1的所有棱长都相等，AC ∩BD ＝O ，A 1C 1∩B 1D 1＝O 1，四边形ACC 1A 1和四边形BDD 1B 1均为矩形．(1)证明：O 1O ⊥底面ABCD .(2)若∠CBA ＝60°，求二面角C 1OB 1D 的余弦值．[自主解答] (1)证明：因为四边形ACC 1A 1和四边形BDD 1B 1均为矩形，所以CC 1⊥AC ，DD 1⊥BD ，又CC 1∥DD 1∥OO 1，所以OO 1⊥AC ，OO 1⊥BD ， 因为AC ∩BD ＝O ，所以O 1O ⊥底面ABCD .(2)因为四棱柱的所有棱长都相等，所以四边形ABCD 为菱形，AC⊥BD .又O 1O ⊥底面ABCD ，所以OB ，OC ，OO 1两两垂直．如图，以O 为原点，OB ，OC ，OO 1所在直线分别为x ，y ，z 轴，建立空间直角坐标系．设棱长为2，因为∠CBA ＝60°，所以OB ＝3，OC ＝1， 所以O (0,0,0)，B 1(3，0,2)，C 1(0,1,2)， 平面BDD 1B 1的一个法向量为n ＝(0,1,0)， 设平面OC 1B 1的法向量为m ＝(x ，y ，z )，则由m ⊥OB 1―→，m ⊥OC 1―→，所以⎩⎨⎧3x ＋2z ＝0，y ＋2z ＝0.取z ＝－3，则x ＝2，y ＝23， 所以m ＝(2,23，－3)，所以cos 〈m ，n 〉＝m·n |m ||n |＝2319＝25719.由图形可知二面角C 1OB 1D 的大小为锐角， 所以二面角C 1OB 1D 的余弦值为25719.利用法向量求二面角的步骤为： (1)确定两平面的法向量； (2)求两法向量的夹角的余弦值； (3)确定二面角的范围；(4)确定二面角与面面角的关系：二面角范围的确定要通过图形观察，法向量一般不能体现出来．2．(2016·全国卷Ⅰ)如图，在以A ，B ，C ，D ，E ，F 为顶点的五面体中，面ABEF 为正方形，AF ＝2FD ，∠AFD ＝90°，且二面角D AF E 与二面角C BE F 都是60°.(1)证明：平面ABEF ⊥平面EFDC ； (2)求二面角E BC A 的余弦值．解：(1)证明：由已知可得AF ⊥DF ，AF ⊥FE ，所以AF ⊥平面EFDC . 又AF ⊂平面ABEF ， 故平面ABEF ⊥平面EFDC .(2)过D 作DG ⊥EF ，垂足为G .由(1)知DG ⊥平面ABEF .以G 为坐标原点，GF ―→的方向为x 轴正方向，|GF ―→|为单位长，建立如图所示的空间直角坐标系G xyz .由(1)知∠DFE 为二面角D AF E 的平面角，故∠DFE ＝60°，则DF ＝2，DG ＝3，可得A (1,4,0)，B (－3,4,0)，E (－3,0,0)，D (0,0，3)．由已知得AB ∥EF ，所以AB ∥平面EFDC . 又平面ABCD ∩平面EFDC ＝CD ， 故AB ∥CD ，CD ∥EF .由BE ∥AF ，可得BE ⊥平面EFDC ，所以∠CEF 为二面角C BE F 的平面角，∠CEF ＝60°. 从而可得C (－2,0，3)．所以EC ―→＝(1,0，3)，EB ―→＝(0,4,0)，AC ―→＝(－3，－4，3)，AB ―→＝(－4,0,0)． 设n ＝(x ，y ，z )是平面BCE 的法向量， 则⎩⎪⎨⎪⎧n ·EC ―→＝0，n ·EB ―→＝0，即⎩⎨⎧x ＋3z ＝0，4y ＝0，所以可取n ＝(3,0，－3)．设m 是平面ABCD 的法向量，则⎩⎪⎨⎪⎧m ·AC ―→＝0，m ·AB ―→＝0，同理可取m ＝(0，3，4)．则cos 〈n ，m 〉＝n ·m |n ||m |＝－21919.由图知，二面角E BC A 为钝角， 故二面角E BC A 的余弦值为－21919.解题高手 多解题 条条大路通罗马，换一个思路试一试已知PA ⊥平面ABC ，AC ⊥BC ，PA ＝AC ＝1，BC ＝2，求二面角A PB C 的余弦值． [解] 法一：如图所示，取PB 的中点D ，连接CD .∵PC ＝BC ＝2， ∴CD ⊥PB .∴作AE ⊥PB 于E ，那么二面角A PB C 的大小就等于异面直线DC 与EA 所成的角θ的大小．∵PD ＝1，PE ＝PA 2PB ＝12，∴DE ＝PD －PE ＝12.又∵AE ＝AP ·AB PB ＝32，CD ＝1，AC ＝1， AC ―→＝AE ―→＋ED ―→＋DC ―→，且AE ―→⊥ED ―→，ED ―→⊥DC ―→，∴|AC ―→|2＝|AE ―→|2＋|ED ―→|2＋|DC ―→|2＋2|AE ―→|·|DC ―→|cos(π－θ)，即1＝34＋14＋1－2·32·1·cos θ， 解得cos θ＝33. 故二面角A PB C 的余弦值为33. 法二：由法一可知，向量DC ―→与EA ―→的夹角的大小就是二面角A PB C 的大小，如图，建立空间直角坐标系Cxyz ，则A (1,0,0)，B (0，2，0)，C (0,0,0)，P (1,0,1)，D 为PB 的中点，D ⎝ ⎛⎭⎪⎫12，22，12.又PE EB ＝AP 2AB 2＝13，即E 分PB ―→的比为13. ∴E ⎝ ⎛⎭⎪⎫34，24，34，EA ―→＝⎝ ⎛⎭⎪⎫14，－24，－34，DC ―→＝⎝ ⎛⎭⎪⎫－12，－22，－12，|EA ―→|＝32，|DC ―→|＝1，EA ―→·DC ―→＝14×⎝ ⎛⎭⎪⎫－12＋⎝ ⎛⎭⎪⎫－24×⎝ ⎛⎭⎪⎫－22＋⎝ ⎛⎭⎪⎫－34×⎝ ⎛⎭⎪⎫－12＝12.∴cos 〈EA ―→，DC ―→〉＝EA ―→·DC ―→| EA ―→|·|DC ―→|＝33.故二面角A PB C 的余弦值为33. 法三：如图所示建立空间直角坐标系，则A (0，0,0)，B (2，1,0)，C (0,1,0)，P (0,0,1)，AP ―→＝(0,0,1)，AB ―→＝(2，1,0)，CB ―→＝(2，0,0)， CP ―→＝(0，－1,1)，设平面PAB 的法向量为m ＝(x ，y ，z )， 则⎩⎪⎨⎪⎧m ·AP ―→＝0，m ·AB ―→＝0⇒⎩⎨⎧x ，y ，z，0，＝0，x ，y ，z2，1，＝0⇒⎩⎨⎧y ＝－2x ，z ＝0.令x ＝1，则m ＝(1，－2，0)．设平面PBC 的法向量为n ＝(x ′，y ′，z ′)，则 ⎩⎪⎨⎪⎧n ·CB ―→＝0，n ·CP ―→＝0⇒⎩⎨⎧x ′，y ′，z2，0，＝0，x ′，y ′，z，－1，＝0⇒⎩⎪⎨⎪⎧x ′＝0，y ′＝z ′.令y ′＝－1，则n ＝(0，－1，－1)，∴cos 〈m ，n 〉＝m ·n |m |·|n |＝33.∴二面角A PB C 的余弦值为33.1．若直线l 的方向向量与平面α的法向量的夹角等于120°，则直线l 与平面α所成的角等于( )A ．120°B ．60°C ．30°D ．以上均错解析：设直线l 与平面α所成的角为θ， 则sin θ＝|cos 120°|＝12，又∵0＜θ≤90°，∴θ＝30°. 答案：C2．若正三棱锥的侧面都是直角三角形，则侧面与底面所成的二面角的余弦值为( ) A.63B.33C.23 D.13解析：设正三棱锥P ABC ，PA ，PB ，PC 两两互相垂直，设PA ＝PB ＝PC ＝a .取AB 的中点D ，连接PD ，CD ，易知∠PDC 为侧面PAB 与底面ABC 所成的角．易求PD ＝22a ，CD ＝62a ， 故cos ∠PDC ＝PDDC ＝33. 答案：B3．在边长为a 的正△ABC 中，AD ⊥BC 于D ，沿AD 折成二面角B AD C 后，BC ＝12a ，这时二面角B AD C 的大小为( )A ．30°B ．45°C ．60°D ．90°解析：由定义知，∠BDC 为所求二面角的平面角， 又BC ＝BD ＝DC ＝12a ，∴△BDC 为等边三角形，∴∠BDC ＝60°. 答案：C4．若一个二面角的两个面的法向量分别为m ＝(0,0,3)，n ＝(8,9,2)，则这个锐二面角的余弦值为________．解析：cos 〈m ，n 〉＝，0，，9，382＋92＋22＝2149＝2149149.答案：21491495．正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中，直线BC 1与平面A 1BD 所成的角的正弦值是________． 解析：如图，以DA ，DC ，DD1分别为x 轴、y 轴、z 轴建立空间直角坐标系，取正方体的棱长为1，则A (1,0,0)，B (1,1,0)，C 1(0,1,1)，易证AC 1―→是平面A 1BD 的一个法向量．又AC 1―→＝(－1,1,1)， BC 1―→＝(－1,0,1)．所以cos 〈AC 1―→，BC 1―→〉＝1＋13×2＝63.所以BC 1与平面A 1BD 所成角的正弦值为63. 答案：636．(2017·江苏高考)如图，在平行六面体ABCD A1B 1C 1D 1中，AA 1⊥平面ABCD ，且AB ＝AD ＝2，AA 1＝3，∠BAD ＝120°.(1)求异面直线A 1B 与AC 1所成角的余弦值； (2)求二面角B A 1D A 的正弦值．解：在平面ABCD 内，过点A 作AE ⊥AD ，交BC 于点E . 因为AA 1⊥平面ABCD ， 所以AA 1⊥AE ，AA 1⊥AD .如图，以{AE ―→，AD ―→，AA 1―→}为正交基底，建立空间直角坐标系A xyz . 因为AB ＝AD ＝2，AA 1＝3，∠BAD ＝120°，则A (0,0,0)，B (3，－1,0)，D (0,2,0)，E (3，0,0)，A 1(0，0，3)，C 1(3，1，3)． (1)A 1B ―→＝(3，－1，－3)，AC 1―→＝(3，1，3)． 则cos 〈A 1B ―→，AC 1―→〉＝A 1B ―→·AC 1―→|A 1B ―→||AC 1―→|＝3－1－37×7＝－17.因此异面直线A 1B 与AC 1所成角的余弦值为17.(2)可知平面A 1DA 的一个法向量为AE ―→＝(3，0,0)． 设m ＝(x ，y ，z )为平面BA 1D 的一个法向量， 又A 1B ―→＝(3，－1，－3)，BD ―→＝(－3，3,0)， 则⎩⎪⎨⎪⎧m ·A 1B ―→＝0，m ·BD ―→＝0，即⎩⎨⎧3x －y －3z ＝0，－3x ＋3y ＝0.不妨取x ＝3，则y ＝3，z ＝2，所以m ＝(3，3，2)为平面BA 1D 的一个法向量， 从而cos 〈AE ―→，m 〉＝AE ―→·m | AE ―→||m |＝333×4＝34.设二面角B A 1D A 的大小为θ，则|cos θ|＝34.因为θ∈[0，π]，所以sin θ＝1－cos 2θ＝74. 因此二面角B A 1D A 的正弦值为74.一、选择题1．若平面α的一个法向量n ＝(2,1,1)，直线l 的一个方向向量为a ＝(1,2,3)，则l 与α所成角的正弦值为( )A.176 B.216 C ．－216D.213解析：∵cos 〈a ，n 〉＝a ·n|a |·|n |＝，2，，1，1＋4＋9·22＋1＋1＝2＋2＋314×6＝216.∴l 与α所成角的正弦值为216. 答案：B2.如图，过边长为1的正方形ABCD 的顶点A 作线段EA ⊥平面AC ，若EA ＝1，则平面ADE 与平面BCE 所成的二面角的大小是( )A ．120°B ．45°C ．135°D ．60°解析：以A 为原点，分别以AB ，AD ，AE 所在直线为x 轴、y 轴、z 轴，建立如图所示的空间直角坐标系A xyz ，则E (0,0,1)，B (1,0,0)，C (1,1,0)，EB ―→＝(1,0，－1)，EC ―→＝(1,1，－1)．设平面BCE 的法向量为n ＝(x ，y ，z )，则有⎩⎪⎨⎪⎧x －z ＝0，x ＋y －z ＝0，可取n＝(1,0,1)，又平面EAD 的法向量为AB ―→＝(1,0,0)，所以cos 〈n ，AB ―→〉＝12×1＝22，故平面ADE 与平面BCE 所成的二面角为45°.答案：B3．在直角坐标系中，已知A (2,3)，B (－2，－3)，沿x 轴把直角坐标系折成平面角为θ的二面角A Ox B ，使∠AOB ＝90°，则cos θ为( )A ．－19B.19C.49D ．－49解析： 过A ，B 分别作x 轴垂线，垂足分别为A ′，B ′.则AA ′＝3，BB ′＝3，A ′B ′＝4，OA ＝OB ＝13，折后，∠AOB ＝90°，∴AB ＝OA 2＋OB 2＝26.由AB ―→＝AA ′―→＋A ′B ′―→＋B ′B ―→，得|AB ―→|2＝|AA ′―→|2＋|A ′B ′―→|2＋|B ′B ―→|2＋2|AA ′―→|·|B ′B ―→|·cos(π－θ)． ∴26＝9＋16＋9＋2×3×3×cos(π－θ)， ∴cos θ＝49.答案：C4.已知平面α内有一个以AB 为直径的圆，PA ⊥α，点C 在圆周上(异于点A ，B )，点D ，E 分别是点A 在PC ，PB 上的射影，则( )A ．∠ADE 是二面角A PC B 的平面角 B ．∠AED 是二面角A PB C 的平面角 C ．∠DAE 是二面角B PA C 的平面角D ．∠ACB 是二面角A PC B 的平面角解析：选项A 错误，若DE ⊥PC ，则PC ⊥平面ADE ，所以PC ⊥AE ，又AE ⊥PB ，所以AE ⊥平面PBC ，同理可证：AD ⊥平面PBC ，这是不可能的．选项B 正确，因为PA ⊥BC ，AC ⊥BC ，所以BC ⊥平面PAC ，所以AD ⊥BC ，又AD ⊥PC ，且PC ∩BC ＝C ，所以AD ⊥平面PBC ，又因为AE ⊥PB ，所以DE ⊥PB ，所以∠AED 为二面角A PB C的平面角．选项C 错误，因为PA ⊥平面α，所以PA ⊥AC 且PA ⊥AB ，所以∠CAB 为二面角B PA C 的平面角，因此，∠DAE 不是二面角B PA C 的平面角．选项D 错误，在△PAC 中，∠PAC ＝90°，所以AC 与PC 不垂直，因此，∠ACB 不是二面角A PC B 的平面角．答案：B 二、填空题5．如图所示，已知正三棱柱ABC A 1B 1C 1的所有棱长都相等，D 是A 1C 1的中点，则直线AD 与平面B 1DC 夹角的正弦值为________．解析：不妨设正三棱柱ABC A 1B 1C 1的棱长为2，建立如图所示的空间直角坐标系，则C (0,0,0)，A (3，－1,0)，B1(3，1,2)，D ⎝ ⎛⎭⎪⎫32，－12，2， 则CD ―→＝⎝ ⎛⎭⎪⎫32，－12，2， CB 1―→＝(3，1,2)，设平面B 1DC 的法向量为 n ＝(x ，y,1)，由⎩⎪⎨⎪⎧n ·CD ―→＝0，n ·CB 1―→＝0，解得n ＝(－3，1,1)． 又∵DA ―→＝⎝ ⎛⎭⎪⎫32，－12，－2，∴sin θ＝|cos 〈DA ―→，n 〉|＝45.答案：456．正△ABC 与正△BCD 所在平面垂直，则二面角A BD C 的正弦值为________．解析：取BC 中点O ，连接AO ，DO .建立如图所示空间直角坐标系，设BC ＝1，则A ⎝ ⎛⎭⎪⎫0，0，32，B ⎝⎛⎭⎪⎫0，－12，0，D ⎝⎛⎭⎪⎫32，0，0. ∴OA ―→＝⎝ ⎛⎭⎪⎫0，0，32，BA ―→＝⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12，32，BD ―→＝⎝ ⎛⎭⎪⎫32，12，0.由于OA ―→＝⎝⎛⎭⎪⎫0，0，32为平面BCD 的法向量，可进一步求出平面ABD 的一个法向量n ＝()1，－3，1，∴cos 〈n ，OA ―→〉＝55，sin 〈n ，OA ―→〉＝255.∴二面角A BD C 的正弦值为255.答案：2557．已知三棱锥S ABC 中，底面ABC 为边长等于2的等边三角形，SA 垂直于底面ABC ，SA ＝3，那么直线AB 与平面SBC 所成角的正弦值为________．解析：建立如图所示空间直角坐标系，则S (0,0,3)，A (0,0,0)，B (3，1,0)，C (0,2,0)．∴AB ―→＝(3，1,0)， SB ―→＝(3，1，－3)，SC ―→＝(0,2，－3)． 设平面SBC 的法向量为n ＝(x ，y ，z )． 则⎩⎪⎨⎪⎧n ·SB ―→＝3x ＋y －3z ＝0，n ·SC ―→＝2y －3z ＝0.令y ＝3，则z ＝2，x ＝3，∴n ＝(3，3,2)． 设AB 与平面SBC 所成的角为θ，则sin θ＝|cos 〈n ，AB ―→〉|＝|n ·AB ―→||n |·|AB ―→|＝3＋34×2＝34.答案：348．在体积为1的直三棱柱ABC A 1B 1C 1中，∠ACB ＝90°，AC ＝BC ＝1，求直线A 1B 与平面BB 1C 1C 所成角的正弦值为________．解析：由题意，可得体积V ＝CC 1·S △ABC ＝CC 1·12·AC ·BC ＝12CC 1＝1，∴CC 1＝2.建立如图所示空间直角坐标系，得点B (0,1,0)，错误!.则A 1B ―→＝(－1,1，－2)，又平面BB 1C 1C 的法向量为n ＝(1,0,0)．设直线A 1B 与平面BB 1C 1C 所成的角为θ，A 1B ―→与n 的夹角为φ， 则cos φ＝A 1B ―→·n |A 1B ―→|·|n |＝－66，∴sin θ＝|cos φ|＝66， 即直线A 1B 与平面BB 1C 1C 所成角的正弦值为66.答案：66三、解答题9.如图，长方体ABCD A 1B 1C 1D 1中，AB ＝16，BC ＝10，AA 1＝8，点E ，F分别在A 1B 1，D 1C 1上，A 1E ＝D 1F ＝4.过点E ，F 的平面α与此长方体的面相交，交线围成一个正方形．(1)在图中画出这个正方形(不必说明画法和理由)； (2)求直线AF 与平面α所成角的正弦值． 解：(1)交线围成的正方形EHGF 如图所示． (2)作EM ⊥AB ，垂足为M ，则AM ＝A 1E ＝4，EM ＝AA 1＝8. 因为四边形EHGF 为正方形， 所以EH ＝EF ＝BC ＝10.于是MH ＝EH 2－EM 2＝6，所以AH ＝10.以D 为坐标原点，DA ―→的方向为x 轴正方向，建立如图所示的空间直角坐标系D xyz ，则A (10,0,0)，H (10,10,0)，E (10,4,8)，F (0,4,8)， FE ―→＝(10,0,0)， HE ―→＝(0，－6，8)．设n ＝(x ，y ，z )是平面EHGF 的法向量，则⎩⎪⎨⎪⎧n ·FE ―→＝0，n ·HE ―→＝0，即⎩⎪⎨⎪⎧10x ＝0，－6y ＋8z ＝0，所以可取n ＝(0,4,3)． 又AF ―→＝(－10,4,8)，故|cos 〈n ，AF ―→〉|＝|n ·AF ―→||n ||AF ―→|＝4515.所以AF 与平面EHGF 所成角的正弦值为4515.10．(2017·全国卷Ⅱ)如图，四棱锥P ABCD 中，侧面PAD 为等边三角形且垂直于底面ABCD ，AB ＝BC ＝12AD ，∠BAD ＝∠ABC ＝90°，E 是PD 的中点．(1)证明：直线CE ∥平面PAB ；(2)点M 在棱PC 上，且直线BM 与底面ABCD 所成角为45°，求二面角M AB D 的余弦值． 解：(1)证明：取PA 的中点F ，连接EF ，BF . 因为E 是PD 的中点，所以EF ∥AD ，EF ＝12AD .由∠BAD ＝∠ABC ＝90°，得BC ∥AD ， 又BC ＝12AD ，所以EF 綊BC ，所以四边形BCEF 是平行四边形，CE ∥BF ，又BF ⊂平面PAB ，CE ⊄平面PAB ， 故CE ∥平面PAB .(2)由已知得BA ⊥AD ，以A 为坐标原点，AB ―→的方向为x 轴正方向，|AB ―→|为单位长度，建立如图所示的空间直角坐标系A xyz ，则A (0,0,0)，B (1，0,0)，C (1,1,0)，P (0，1，3)，PC ―→＝(1,0，－3)，AB ―→＝(1,0,0)．设M (x ，y ，z )(0<x <1)，则BM ―→＝(x －1，y ，z )，PM ―→＝(x ，y －1，z －3)． 因为BM 与底面ABCD 所成的角为45°， 而n ＝(0,0,1)是底面ABCD 的法向量， 所以|cos 〈BM ―→，n 〉|＝sin 45°，|z |x －2＋y 2＋z2＝22， 即(x －1)2＋y 2－z 2＝0. ① 又M 在棱PC 上，设PM ―→＝λPC ―→， 则x ＝λ，y ＝1，z ＝3－3λ. ②由①②解得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1＋22，y ＝1，z ＝－62(舍去)，或⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1－22，y ＝1，z ＝62，所以M ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－22，1，62，从而AM ―→＝⎝⎛⎭⎪⎫1－22，1，62. 设m ＝(x 0，y 0，z 0)是平面ABM 的法向量， 则⎩⎪⎨⎪⎧m ·AM ―→＝0，m ·AB ―→＝0，即⎩⎨⎧－2x 0＋2y 0＋6z 0＝0，x 0＝0，所以可取m ＝(0，－6，2)．于是cos 〈m ，n 〉＝m ·n |m ||n |＝105.由图知二面角M AB D 为锐角， 因此二面角M AB D 的余弦值为105.。
直线与平面所成角定义
直线与平面所成角定义直线与平面所成角定义直线和平面是几何学中最基础的概念之一。
它们是构成几何学的基础，因为所有其他形状都可以由它们组成。
在几何学中，直线和平面的相互作用产生了许多有趣的现象，其中一个是直线与平面所成角。
一、定义当一条直线穿过一个平面时，它会与该平面形成一个角度。
这个角度被称为直线与平面所成角。
简单来说，直线与平面所成角就是一个由一条直线和一个相交的平面所形成的角度。
二、特点1. 直线与平面所成角是非负数。
2. 直线与平面所成角可以是锐角、直角或钝角。
3. 如果一条直线垂直于一个平面，那么它与该平面所成的角度为90度，也就是一个直角。
4. 如果一条直线倾斜于一个平面，并且不垂直于该平面，则它与该平面所形成的角度可以大于90度或小于90度。
5. 如果一条直线在一个平面上运动，并且保持相同的方向，则它将沿着该平面移动而不改变其与该平面所成的角度。
6. 如果一个平面在空间中旋转，并且一条直线保持相同的方向，则它将绕着该直线旋转而不改变其与该直线所成的角度。
三、计算方法计算直线与平面所成角的方法有很多种。
以下是其中两种常见的方法：1. 余弦法余弦法是计算直线与平面所成角最常用的方法之一。
假设一条直线为L，一个平面为P，那么它们之间的夹角可以通过以下公式计算：cosθ = (L·n) / (|L|·|n|)其中，θ表示L和P之间的夹角；n表示P的法向量；“·”表示点积运算；“| |”表示向量长度。
2. 叉积法叉积法也是计算直线与平面所成角的常用方法之一。
假设一条直线为L，一个平面为P，那么它们之间的夹角可以通过以下公式计算：sinθ = |(L×n)| / (|L|·|n|)其中，θ表示L和P之间的夹角；n表示P的法向量；“×”表示叉积运算；“| |”表示向量长度。
四、应用1. 直线与平面所成角在物理学中有广泛应用。
例如，在机械工程中，当一条轴线穿过一个平面时，它会与该平面形成一个角度，这个角度可以影响机械设备的性能。
线面角、面面角
l
半 平 面
棱 l
二面角的画法与记法
2、二面角的记法： 面1－棱－面2
（1）、以直线 l 为棱， （2）、以直线AB 为棱， , 以 为半平面的二面角 以 , 为半平面的二 记为： AB 面角记为： l
l
B
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A
角与二面角的比较 角 二面角
B1
O
1 OA AD1 2
D A B
C
AD1O 30 .
0
求直线（或斜线）与平面所成的角关键 是确定斜线在平面的射影 其步骤是：一找，二证，三求。
半平面及二面角的定义
1、半平面： 平面内的一条直线，把这个平面分成 两部分，每一部分都叫做半平面。 2、二面角： 从一条直线引出的两个半平面所组成的 图形叫做二面角。这条直线叫做二面角的 棱，这两个半平面叫做二面角的面。
二面角的计算： 1、找到或作出二面角的平面角
2、证明此平面角就是所求的角 3、计算出此角的大小
一“作”二“证”三“计算”
16
二面角
基础练 习
1、如图，AB是圆的直径，PA垂 P 直圆所在的平面，C是圆上任一点， 则二面角P-BC-A的平面角为: A.∠ABP B.∠ACP C.都不是 A 2、已知P为二面角 内一点，且P到两个半 平面的距离都等于P到 棱的距离的一半，则这 个二面角的度数是多少？ ι 60º
A A O B
l
O
10
B
二面角的 平面角的定义、范围及作法
思考: AOB 的大小与点O在L上的位置 有关吗?为什么?
AOB = AOB
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直线与平面所成角范围
一条直线和一个平面所形成的角的范围是0°到180°。
0°表示这条直线和平面平行，而180°表示这条直线和平面垂直。
两条直线之间的角可以用很多不同的方法来描述，其中之一就是角范围。
它表示两条直线之间从0°到180°所形成的角，也就是说两条直线之间最大可能形成的角就是180°。
当一条直线和一个平面相交时，它们之间也可能形成角。
两条直线之间的角范围仍然是0°到180°。
当它们交叉时，这个角就被称为交叉角，其角度可以是90°。
如果两条直线平行，则它们之间的角度将为0°。
另一方面，当它们垂直时，它们之间的角度则为180°。
因此，一条直线与平面之间的角范围从0°到180°。
这种形式的角范围在几何学以及物理学中都非常重要，因为它被用来描述不同物体之间的关系。
比如，物理学家研究电磁学时，就需要了解直线与平面的角的范围，以确定电磁波的性质。
几何学家也有类似的用途，比如当他们研究空间结构时，几何形状之间的各种角的范围便可以得出一个准确的结论。
因此，一条直线和一个平面所形成的角的范围是0°到180°。
它们可以交叉，并形成一个90°的交叉角，也可以平行或垂直，分别形成0°和180°的角。
无论它们之间形成何种角度，都将在0°到180°范围内。