专题地图 › 空间角与距离
2008 年河南预赛 · 第 8 题
F2填空题空间角与距离
正方体 ABCD−A′B′C′D′ 的面 ABCD,ADD′A′ 的中心分别为点 M,N,则异面直线 MN 和 BD′ 所成角的大小为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
解析
思路
直线夹角只与方向有关,可用单位正方体中的向量点积计算。
解答
取 A=(0,0,0),B=(1,0,0),C=(1,1,0),D=(0,1,0),上底点第三坐标均为1。于是 M=(1/2,1/2,0)、N=(0,1/2,1/2),可取MN的方向向量 u=(−1,0,1),BD′ 的方向向量 v=(−1,1,1)。两异面直线的锐角 θ 满足
cosθ=∣u∣∣v∣∣u⋅v∣=232=36.
故所求角为 arccos(6/3)。
复核
点积取绝对值,所得角在0到90度之间;任意棱长缩放均不影响此角。
方法总结
异面直线所成角使用方向向量,最后取锐角或直角。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
需直线夹角只与方向有关,可用单位正方体中的向量点积计算。 需完成转化、求解及边界反验。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:建直角坐标系解几何题
专题卡:边长恢复数量积与对称坐标