一位昵称为“苏”的读者朋友留言问道:老师,立体几何中如何判断二面角的平面角是钝角还是锐角?只能目测吗?苏,现在用空之间的矢量法求二面角确实有这样的问题。以前用几
一位昵称为“苏”的读者朋友留言问道:
老师,立体几何中如何判断二面角的平面角是钝角还是锐角?只能目测吗?
苏,
现在用空之间的矢量法求二面角确实有这样的问题。
以前用几何方法求解二面角,因为它的平面角是可以实际求出的,所以不存在这个问题。
这给我们提供了一个思路:能否将几何法和矢量法结合起来确定平面角?
一个
1:研究边的法向量。
如图,求二面角α-l-β,可以从定义开始。
在二面角的边L上取两点A和B,分别在两个半平面上作矢量AC和BD,使AC垂直于边L,BD垂直于边L .
这样,二面角等于矢量AC和矢量BD之间的角度。
这种方法的优点是矢量的方向是固定的。
当然,这两个向量同时背向边缘,所以我们可以选择两个向量同时指向边缘。
看栗子。
如上图,以AB中点O为原点,在空之间建立直角坐标系。
在半平面CAD中,交点C取为垂直于AD的CF,垂足取为f点.
在半平面EAD中,交点E取为垂直于AD的EG,垂足取为g点.
先求向量CF和向量EG的坐标,然后求两个向量的量积,再求两个向量的夹角。这个角的大小就是二面角。
2
想法2:向量外积和右手定则
回到用矢量解二面角的思路。
从上图可以看出,如果两个法向量同时进入或退出二面角,那么它们的夹角与二面角的平面角是互补的。
如果一个法向量进入二面角,一个法向量穿过二面角,它们的夹角等于二面角的平面角。
总结一下,就是——相同的出入角是互补的,出入角是相等的。
所以问题的本质是判断法向量的方向是进入还是穿过二面角。
所以我们需要学习一些向量外积的知识。
教材中提到的矢量数量积也叫矢量的点积和矢量的内积。
向量外积是另一种运算。
有兴趣的老师朋友或者优秀的同学可以找相关资料学习。
目前的命题趋势是一般要求二面角的正弦值,以避免不必要的争议。
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