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关于二面角的平面角定位分析
添加时间:2013-03-26 14:19    来源:点击:

摘要:空间角是立体几何中一个重要概念,它是空间图形的一个突出的量化指标,是空间图形位置关系的具体体现。解决立体几何问题的关键在于“三定”:定性分析→定位作图→定量计算,其中定性是定位、定量的基础,而定量则是定位、定性的深化。在面面关系中,二面角是其中的重要概念之一,它的度量归结为平面上角的度量,一般来说,对其平面角的定位是问题解决的先决一步,故对二面角的平面角的定位是关键。
关键词:平面角;定性分析;定位作图;定量计算;点;垂线段;垂平面Positioning Analysis on the dihedral angle of
二面角的平面角的特征
        α、β是由 出发的两个半平面,O是l上任意一点,OC α,且OC⊥l;CD  β,且OD⊥l。这就是二面角的平面角的环境背景,即∠COD是二面角α-l-β的平面角。
        它有如下列特征:
        (1)过棱上任意一点,其平面角是唯一的;   
        (2) 其平面角所在平面与其两个半平面均垂直;
        另外,若在OC上任取上一点A,作AB⊥OD于B,则由特征(2)知AB⊥β.通过l、OA、OB、AB,之间的关系,便得到另一特征;
        (3):体现出三垂线定理(或逆定理)的环境背景。
        2二面角的平面角的特征剖析
        由于二面角的平面角是由一点和两条射线构成,所以二面角的平面角的定位可化归为“定点”或“定线(面)”的问题。
        特征(1)表明:其平面角的定位可先在棱上取一“点”,但这点必须与问题背景相互沟通,给计算提供方便。
        特征(2)指出:如果二面角α-l-β的棱l垂直某一平面γ与 α、β的交线,则交线所成的角即为α-l-β的平面角,:
        由此可见,二面角的平面角的定位可以考虑找“垂平面”。
        特征(3)显示:如果二面角α-l-β的两个半平面之一,存在垂线段AB,由B作OB⊥l于O,连OA,由三垂线定理可知OA⊥l;或由A作OA⊥l于O,连OB。由三垂线逆定理可知OB⊥l。此时,∠AOB即为二面角α-l-β的平面角。
        由此可见,二面角的平面角的定位可以找“垂线段”.
        以上三个特征提供的思路在解决具体问题时各具特色,其目标是分别找“点”、“垂面”、“垂线段”。事实上,我们只要找到其中一个,另两个就接踵而至.掌握这种关系对提高解题技能和培养空间想象力非常重要。
        3二面角的平面角的定位分析
        [例1]:已知E是矩形ABCD边CD的中点,且,CD=2,BC=1,现沿AE将△DAE折起至△D′AE,使得D′到B、C两点的距离相等,求二面角D′-BC-A的大小。
         解析:取AE中点P,BC中点Q.则可得PQ⊥BC,又由D′B= D′C,得D′Q⊥BC,
        ∴∠D′QP是二面角D′-BC-A的平面角。
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