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[组图]二面角的一个易被忽略的性质及应用        【字体:
二面角的一个易被忽略的性质及应用
作者:未知    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2005-12-2
二面角是大量存在于现实空间中的一个基本图形,其大小由二面角的平面角的大小进行精确刻画和度量,因此二面角与其平面角自然组成一个相互依存的有机整体(如图所示).

  由二面角的平面角的定义:OA⊥a,OB⊥a,所以∠AOB为二面角α-a-β的平面角.从而得到:

  性质1 公共棱a⊥平面AOB.

  性质2 平面β⊥平面AOB;平面α⊥平面AOB.

  这些结论虽然十分简单,但在解题中却可以“小才大用”.下面略举几例,以示一斑.

  例1 将边长为a的正方形ABCD沿对角线AC折成60°的二面角,则异面直线AC与BD之间的距离等于

[   ]

  

  分析 显然∠BOD是二面角D-AC-B的平面角.

  由性质1可知,AC⊥平面BOD.从而,过点O作ON⊥BD交BD于点N,则ON的长度即为所求答案,选C.

  如图所示,则这个三棱锥的体积是

[   ]

  

  ∠ABC=∠ADC=π/2.

  取AC的中点O,连结BO、DO,则BO⊥AC,DO⊥AC,联想到性质1,

  

  

  例3 如图,正四棱柱ABCD-A1B1C1D1,点E在棱D1D上,截面EAC∥D1B且面EAC与面ABCD所成的角为45°,AB=a.求:(1)截面EAC的面积;(2)异面直线A1B1与AC之间的距离;(3)三棱锥B1-EAC的体积.

  分析 第(1)、(2)问略,第(3)问的难度较大,但注意到性质1,有AO⊥平面EOD,所以AO⊥平面BDD1,即AO⊥平面EOB1

  因为四棱柱ABCD-A1B1C1D1关于对角面BDD1B1对称,

  例4 如图所示,已知VC是△ABC所在平面的一条斜线,点N是V在平面ABC上的射影,且在△ABC的高CD上,AB = a,VC与AB之间的距离为h,点M∈VC.(1)证明∠MDC是二面角M-AB-C的平面角;(2)当∠MDC=∠CVN时,证明VC⊥平面AMB;(3)若∠MDC=∠CVN=0(0<0∠π/2),求四面体M-ABC的体积.

  分析 (1)略.(2)由(1)及性质1知AB⊥平面DMC,所以MC⊥AB.

  又∠MDC=∠CVN,所以Rt△VNC≌△DMC,∠DMC=90°,即MC⊥DM,VC⊥平面AMB.

  由性质2知:平面DMC⊥平面ABC.考虑利用面面垂直的性质定理寻找三

  在Rt△DMO'中MO'=hsinθ.

  在Rt△DMC中DC=hcosθ.

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