基于空间向量与立体几何创新思维研究
2011-05-14彭丽娟
摘要:空间向量的内积、加减运祘,法向量的使用等方法形成一套异于传统几何的思考方式,对解决立体几何中诸如异面直线所成角、二面角、距离等与度量有关的问题,有其独到之处;对于中学生来说是一种应当具有的新思维方式。
关键词:空间向量;立体几何;度量问题;新思维
把中学数学教材中的空间向量知识用于解立体几何题,具有思路简洁、目标明确、化难为易的功效。空间向量的坐标化,空间向量的内积、加减运祘,法向量的使用等方法形成一套异于传统几何的思考方式,对解决立体几何中诸如异面直线所成角、二面角、距离等与度量有关的问题,有其独到之处;对于中学生来说是一种应当具有的新思维方式。
下面我们运用职业高中数学教材(邱维声教授主编、高教出版社出版)中的空间向量知识,试解2002年普通高等学校招生全国统一考试数学试卷中的立体几何题,并在附录中给传统几何解法,供大家分析研究。
§1基本公式和基本解法
1. 对于非零向量a、b
a⊥b?圳a•b=0
cos〈a,b〉=
a=
2. 在标准正交基下,若向量a、b的坐标分别是(a1,a2,a3),(b1,b2,b3)则
a•b=a1b1+b3 a2 = a12+a22+a32
cos〈a,b〉=
a,b所在平面的法向量n的坐标是:
(a2 a3b2 b3,- a1 a3b1 b3,a1 a2b1 b2)=(a2b3-a3b2,a3b1-a1b3,a1b2-a2b1)
n的指向由右手螺旋法则确定。
点p到平面?琢的距离d=
其中p0∈平面?琢,n是平面?琢的法向量。
二面角的度数等于该二面角两半平面法向量所成角或其补角的度数。
两条异面直线l1 、l2的距离
d= m1∈l1,,m2∈l2 ;n 是直线l1 、l2的方向向量确定的法向量。
§2向量解法
例题1正六棱柱ABCDEF—A1B1C1D1E1F1的底面边长为1、侧棱长为 ,则这个棱柱的侧面对角线E1D与BC1所成的角是( )……p>
