2019-2020年蘇教版高中數(shù)學(xué)(選修2-1)3.2《空間向量的應(yīng)用》word教案2篇.doc
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2019-2020年蘇教版高中數(shù)學(xué)(選修2-1)3.2《空間向量的應(yīng)用》word教案2篇 對于空間兩個非零向量a,b來說,如果它們的夾角,那么我們定義它們的數(shù)量積為.特別地,當(dāng)兩向量垂直時,.利用該結(jié)論,可以很好地解決立體幾何中線線垂直或線面垂直的問題. 1.證明直線與直線垂直,可以轉(zhuǎn)化為證明這兩條直線上的非零向量的數(shù)量積為零.反之亦成立. 例1 如圖1,已知空間四邊形ABCD中,AB⊥CD,且AD⊥BC,求證:AC⊥BD. 證明:設(shè)以空間一點O為起點,A、B、C、D為終點的向量分別記為a、b、c、d,由已知,AB⊥CD,且AD⊥BC, 所以. ∴,即. 因此,AC⊥BD 評述:本題的結(jié)論是說,三棱錐中若兩對對棱互相垂直,則第三對對棱也互相垂直.它的傳統(tǒng)證法是過A點作平面BCD的垂線,通過三垂線定理及其逆定理來證明.以上用空間向量數(shù)量積作為工具,將幾何問題代數(shù)化、程序化地解決 2.證明直線與平面垂直,可以轉(zhuǎn)化為證明這條直線上的非零向量與平面內(nèi)兩相交直線上的非零向量的數(shù)量積都為零. 例2 直線l與平面相交于點O,求證:若直線l與平面內(nèi)的過O點的三條射線所成的角相等,則直線l⊥平面 證明:如圖2,在直線l上任取一點P(P點不與O點重合),在平面內(nèi)過O點的三條射線上分別取點A、B、C,使OA=OB=OC≠0, 設(shè)∠POA=∠POB=∠POC=,則易得 , 所以, 所以, 由于BA、BC是平面內(nèi)的兩條相交直線, 因此,直線l⊥平面. 3.證明兩個平面垂直,可以轉(zhuǎn)化為證明這兩個平面的法向量的數(shù)量積為零. 例3 如圖3,在正方體中,E、F分別是、CD的中點,求證:平面AED⊥平面. 證明:設(shè),且 則. 設(shè)是平面AED的一個法向量,則 ,即. , 即. 因此,可以?。? 于是,. 同理,設(shè)是平面的一個法向量,則 ,即. ,所以, 不防取, 從而, 所以平面AED⊥平面. 應(yīng)用求線段長度 由空間向量的數(shù)量積公式容易得到公式:,應(yīng)用這個公式可以解決空間問題中兩點之間的距離,即空間的距離問題可以轉(zhuǎn)化為求向量的數(shù)量積加以解決.事實上公式在計算空間線段長度方面的應(yīng)用非常廣泛,下面舉例加以說明. 例1 如圖1,三棱錐中,PA=PB,CB⊥面PAB,M、N分別在PC、AB上,且PM=MC,AN=3NB, (1)求證:MN⊥AB; (2)當(dāng)∠APB=90,BC=2,AB=4時,求MN的長. 簡解:(1)設(shè), 則,且,,, ,,, ∴, ∴ ∴AB⊥MN; (2)∵∠APB=90,BC=2,AB=4, 則且,, ∴ 即MN的長為. 例2 如圖2,有一長方形的紙片ABCD,長AB=4cm,寬AD=3cm,現(xiàn)沿它的一條對角線AC把它折疊成120的二面角,求折疊后BD的長. 簡解:作DE⊥AC,BF⊥AC,點E、F為垂足, 則5cm, cm, cm, cm. 折疊后,DE、EF、FB的長度保持不變,且 ∴cm. 運用向量法求解立體幾何探索性問題 立體幾何探索性問題是近年高考或各地模擬考試中的熱點題型.向量作為一種工具,在解決立體幾何探索性問題中有著無比的優(yōu)越性.運用向量法解題,可使幾何問題代數(shù)化,大大簡化思維程序,使解題思路直觀明了.下面舉例說明向量法在求解兩類立體幾何探索性問題中的運用. 一、條件探索型 所謂“條件探索型”是指給出了問題的明確結(jié)論,但條件不足或未知,需要解題者探求、尋找使結(jié)論成立的條件的一類問題,這類問題的常用解法是逆推法,利用結(jié)論探求條件. 例1 如圖1,棱長為1的正方體,E是BC的中點,F(xiàn)是棱CD上的動點(非C、D兩點),設(shè)二面角的大小為.試確定F點的位置,使得. 解析:以A為坐標原點,建立如圖1所示的直角坐標系, 則.設(shè), 易知. 設(shè)是平面的一個法向量, 則 令,則. 又是平面的一個法向量, ∴. 結(jié)合條件知可取, 故,解得或(舍). 故當(dāng)是CD的中點時,. 二、存在型 所謂“存在型”是指結(jié)論不確定的問題,即在數(shù)學(xué)命題中,結(jié)論常以“是否存在”的形式出現(xiàn),其結(jié)果可能存在,需要找出來;可能不存在,則需要說明理由.解答這一類問題時,先假設(shè)結(jié)論存在,若推證無矛盾,則結(jié)論存在;若推證出矛盾,則結(jié)論不存在. 例2 已知正三棱柱的側(cè)棱長為2,底面邊長為1,M是BC的中點.在直線上是否存在一點N,使得?若存在,請你求出它的位置;若不存在,請說明理由. 解:假設(shè)在直線上存在一點N,使得. 如圖2,建立空間直角坐標系, 有 ∴. ∵, ∴, 解得,,即時,. 用法向量求距離 一、求異面直線間的距離 如圖1,若是異面直線的公垂線段,分別為上的任決兩點.令向量,則. 分析:, . , . . 兩異面直線間的距離為(其中與垂直,分別為兩異面直線上的任意兩點) 例1 如圖2,在正方體中,為的中點且正方體棱長為2.求異面直線和間的距離. 解析:以為原點,建立如圖2所示的空間直角坐標系, 則. 設(shè)和公垂線段上的向量為, 則即 . 又,, 所以異面直線和間的距離為. 二、求點到平面的距離 如圖3,已知為平面的一條斜線段,為平面的法向量. 求證:點到平面的距離. 分析:, . 例2 如圖4,已知是各條棱長均等于的正三棱柱,是側(cè)棱的中點.求點到平面的距離. 解析:為正方形, . 易得平面平面, 面, 是平面的一個法向量. 設(shè)點到平面的距離為, 則. 三、求直線到平面的距離 例3 如圖5,已知邊長為的正三角形中,分別為和的中點,面,且,設(shè)平面過且與平行.求與平面間的距離. 解析:設(shè)的單位向量分別為,選取作為空間向量的一個基底. 易知, ,,,. 設(shè)是平面的一個法向量, 則,. 即 解得. 直線與平面間的距離. 四、求兩平行平面間的距離 例4 如圖6,在棱長為1的正方體中. 求平面與平面間的距離. 解析:建立如圖所示的空間直角坐標系,易知平面與平面平行. 設(shè)平面的一個法向量, 則即 . 平面與平面間的距離.- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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