专题 12 立体几何中的向量方法【2018 年高考考纲解读】高考对本内容的考查主要有:(1)空间向量的坐标表示及坐标运算,属 B 级要求;(2)线线、线面、面面平行关系判定,属 B 级要求;(3)线线、线面、面面垂直的判定,属 B 级要求;(4)求异面直线、直线与平面、平面与平面所成角,属 B 级要求.【重点、难点剖析】 1.直线与平面、平面与平面的平行与垂直的向量方法设直线 l 的方向向量分别为 a=(a1,b1,c1),平面 α,β 的法向量分别为 μ=(a2,b2,c2),v=(a3,b3,c3),则(1)线面平行l∥α⇔a⊥μ⇔a·μ=0⇔a1a2+b1b2+c1c2=0
(2)线面垂直l⊥α⇔a∥μ⇔a=kμ⇔a1=ka2,b1=kb2,c1=kc2
(3)面面平行α∥β⇔μ∥v⇔μ=λv⇔a2=λa3,b2=λb3,c2=λc3
(4)面面垂直α⊥β⇔μ⊥ν⇔μ·v=0⇔a2a3+b2b3+c2c3=0
2.空间角的计算(1)两条异面直线所成的角设直线 a,b 的方向向量为 a,b,其夹角为 θ,则 cos φ=|cos θ|=(其中 φ 为异面直线 a,b 所成的角).(2)直线和平面所成的角如图所示,设直线 l 的方向向量为 e,平面 α 的法向量为 n,直线 l 与平面 α 所成的角为 φ,两向量 e 与n 的夹角为 θ,则有 sin φ=|cos θ|=
(3)二面角如图所示,二面角 α-l-β,平面 α 的法向量为 n1,平面 β 的法向量为 n2,〈n1,n2〉=θ,则二面有α-l-β 的大小为 θ 或 π-θ
3.用向量法证明平行、垂直问题的步骤(1)建立空间图形与空间向量的关系(可以建立空间直角坐标系,也可以不建系),用空间向量表示问题中涉及的点、直线、平面.(2)通过向量运算研究平行、垂直问题.(3)根据运算结果解释相关问题.4.空间向量求角