如何应用矩阵解决高三立体几何题?
从题目的问题来看,有一些概念上的问题需要澄清。欧几里德立体几何题不使用矩阵,用向量微分积时只用行列式,用线性方程题时用矩阵。它不同于非欧几里得几何。这个问题很大,因为每个问题都可以根据问题的不同情况用不同的方法解决。如果你全部解释清楚,你可以写一本书。所以我只用一种方法来讲民情,其他方法你可以根据原理举一反三。
1,求二面角平面A与β所成的角:在讲这个问题之前,首先要明确几个问题,二面角总是指不大于90度的角;同样,直线与平面的夹角也不超过90度。所以二面角的三角函数值都是正数,没有负数。直线与平面夹角的三角函数值也是如此。
根据上述原因,二面角等于两个平面的法向量的夹角。分别在A和β平面中选择两条不相交的直线作为平面向量,在A平面中可以选择OA和OD。如果不知道A点和D点的坐标,可以设置单位向量OA 0 = {1,0,0},OD 0 = {0,1,0},因为你想要的A平面的法向量是垂直于这个平面的。所以你可以任意设置这两个平面向量的长度,它只与两个向量之差的乘积的方向有关,与向量直径的长度无关。OA,OB,B在β平面的坐标为:(bx,by,BZ),na = OA 0x0d 0 = {1,0} x {0,1,0} = {0,0,1 };这里用的是行列式,具体算法如下:
cos(a,^β)=nβ na/(|nβ|*|na|)={0,Bz,By} {}0,0,1}/(|nβ|*|na|)
=(0*0+bz*0+by*1)/[√(0^+bz^2+by)^2*√(0+0+1^2)]=by/√(bz^2+by^2)。
二面角(a,β) = arccos [by/√ (BZ 2+by 2)]。
总结一下计算二面角的过程,我们用行列式、微分积、点积(包括混合积)、两点间距离(线段)、法向量、余弦值、角度。
2.通过计算直线AB与平面β的夹角,强调线段的求解。线段的求解就是把线段看成一个向量,求向量直径也就是求两点之间的距离。A的坐标(Ax,Ay,Az)=(Ax,0,0),B-(Bx,by,Bz),向量ab = {bx-ax,by-ay,BZ-az} = {bx-ax,By,BZ},向量直径| ab | = √ [既是ab线段的长度,也是A与B的距离,现在设ab与平面β的夹角为γ:设OC/= AB,则OC = ABOC与平面β的夹角γ为AB与平面β的夹角γ,AC(AB)与法线平面nβ的夹角为(90d-γ)。sinγ= cos(90d-γ)=交流nβ(|nβ|*|ac|)=[(bx-ax)*0+by*0+bz*1]/{√[(bx-ax)^2+by^2+bz^2]*√1}=bz/√[(bx-ax)^2+by^2+bz^2]。
3.因为所有的平面角和二面角都在区间[0,90D]的范围内。已知余弦值,可用三角函数的公式求其他三角函数:sin θ = √ [1-(cos θ) 2],tan θ = sin θ/√ [1-(cos θ) 2],cotθ = 1/tan θ。
至此,题目上的所有问题都有了答案。但是,这只是基本方法。解决实际问题,一定要多做题,才能真正掌握做题的技巧,才能做到简单明了。只有这样,才能体现化繁为简的数学思想,才能理解数学之美。