高二数学 斜线在平面上的射影，直线和平面所成的角同步教案 新人教A版VIP免费

高二数学同步辅导教材（第29讲）一、本讲进度第九章直线、平面、简单几何体9．6斜线在平面上的射影，直线和平面所成的角二、主要内容1、空间直角坐标系的概念；2、空间直角坐标系下向量及向量运算的坐标表示；3、用向量的坐标运算证明立体几何中的相关问题，如角与距离。三、学习指导1、通过上一节的学习可知，对于不共面的三个向量，，，都可以把它们作为一个基底{，，}，从而用它们的线性组合x+y+z（x，y，z∈R）去表示空间任一向量，并且与有序数组（x，y，z）是一一对应的。为了研究问题的方便，同时也是为了使基底的取法具有规律性，通常取{，，}为两两互相垂直且长度为1，此时的基底称为单位正交基底，习惯用{，，}来表示。设定空间任意一点O为原点，分别以，，的方向为正方向建立三条数轴：x轴，y轴，z轴，则建立的图形称为空间直角坐标系，用O—xy表示。如图，在中学阶段建立的是右手直角坐标系。点O叫做原点，x轴、y轴、z轴称为坐标轴，，，称为坐标向量，任两根坐标轴确定的平面称为坐标平面，如xOy平面，yOz平面，zOx平面。2、在刚才的空间直角坐标系，由空间向量的基本定理，任一向量都可以表示成=a1+a2+a3，称为有序数组（a1，a2，a3）为向量在空间直角坐标系O—xyz的坐标。因为这样表示是唯一的，所以可以直接表示为=（a1，a2，a3）。平移，使表示的有向线段的起点为原点O，设终点为A，则一定有=（x，y，z）（x，y，z∈R），称定义（x，y，z）为点A在空间直角坐标系中的坐标，可以简记为A（x，y，z），其中x，y，z分别叫做点A的横坐标，纵坐标，竖坐标。注意：点的坐标与向量坐标之间的区别与联系。当向量的起点在原点时，向量的坐标就是终点的坐标；当向量的起点不在原点时，向量的坐标是终点的坐标减去起点的坐标。即若A（x1，y1，z1），B（x2，y2，z2），则（x2-x1，y2-y1，z2-z1）不管是向量坐标还是点的坐标，任一向量与三元有序数组之间是一一对应的。利用三角形法则=易证；向量的坐标表示进一步揭示了向量的数的特征，体现了数形结合，形数互为利用的思想。3、向量的直角坐标运算设=(a1，a2，a3)，=（b1，b2，b3），则+=（a1+b1，a2+b2，a3+b3）-=（a1-b1，a2-b2，a3-b3）·=a1b1+a2b2+a3b3用心爱心专心1λ=(λa1,λa2,λa3)（λ∈R）∥⊥a1b1+a2b2+a3b3=04、夹角和距离公式设=(a1,a2,a3),=(b1,b2,b3)则||=，||=cos<,>=已知A（x1,y1,z1）,B(x2,y2,z2)，则dA,B=||=利用向量的坐标运算可以借助于代数运算解决立体几何中的有关问题。例如利用夹角公式求两条异面直线所成的角，利用a1a2+b1b2+c1c2=0可以证明线线垂直，进而证明线面垂直。其一般步骤是：（1）建立空间直角坐标系；（2）设出有关点或向量的坐标；（3）利用向量的坐标运算求解几何问题所对应的向量问题；（4）得出立体几何问题的结论。6、如何求空间直角坐标系下点或向量的坐标。不妨设向量的起点在原点O，终点为A。当A在x轴上时，A（x,0，0），x为有向线段的数量，x=OA当A在y轴上时，A（0，y，0），y=OA当A在z轴上时，A（0，0，z），z=OA在一般情况下，设点A在x轴，y轴，z轴的射影分别为A1，B1，C1，则x=OA1，y=OB1，z=OC1即x，y，z分别为在x轴、y轴、z轴上的射影。进一步的，|x|、|y|、|z|就是以OA为对角线的长方体（如图）的三度：长度、宽度、高度。当点A在平面xOy，平面yOz，平面zOx中某一个时，一定有一个坐标值为0，上述位置对应的坐标特征为（x，y，0），（0，y，z），（x，0，z）四、典型例题例1、如图，正方体ABCD—A1B1C1D1中，M、N分别是A1A、B1B的中点，求直线CM与D1N所成角的余弦值。解题思路分析；首先建立坐标系，设正方体棱长为1，取=，=，=，以，，为坐标向量建立空间直角坐标系D—xyz。其次，求出相关点的坐标，即C、M、D1、N四点坐标。C（0，1，0），D1（0，0，1），M（1，0，），N（1，1，）在其基础上求出有关向量的坐标。=（1，-1，），=（1，1，-）再次，利用向量夹角公式求出与的夹角用心爱心专心2cos<,>=（·）/（||·||）=最后，回到立体问题中去，同时注意向量概念与立体几何概念之间的差异。 cos<,><0∴<,>是异面直线CM与D1N所成角的补角∴异面直线CM与D1N所成角余弦...