2018-2019学年北师大版选修2-1 5.1 直线间的夹角-5.2 平面间的夹角 学案
2018-2019学年北师大版选修2-1  5.1 直线间的夹角-5.2 平面间的夹角  学案第3页

解 以DA所在直线为x轴,以DC所在直线为y轴,以DD1所在直线为z轴,建立空间直角坐标系,如图所示.

设E(1,t,0)(0≤t≤2),

则A(1,0,0),D(0,0,0),D1(0,0,1),C(0,2,0),\s\up6(→(→)=(1,0,-1),\s\up6(→(→)=(1,t-2,0),

根据数量积的定义及已知得:1+0×(t-2)+0=×·cos60°,

所以t=1,所以点E的位置是AB的中点.

题型二 平面间的夹角的向量求法

例2 如图,四棱柱ABCD-A1B1C1D1的所有棱长都相等,AC∩BD=O,A1C1∩B1D1=O1,四边形ACC1A1和四边形BDD1B1均为矩形.

(1)证明:O1O⊥底面ABCD;

(2)若∠CBA=60°,求平面C1OB1与平面BDD1B1的夹角的余弦值.

(1)证明 因为四边形ACC1A1为矩形,所以CC1⊥AC.同理DD1⊥BD.因为CC1∥DD1,所以CC1⊥BD.而AC∩BD=O,且AC底面ABCD,BD底面ABCD,因此CC1⊥底面ABCD.由题意知,O1O∥C1C,故O1O⊥底面ABCD.

(2)解 因为四棱柱ABCD-A1B1C1D1的所有棱长都相等,所以四边形ABCD是菱形,因此AC⊥BD.又O1O⊥底面ABCD,从而OB,OC,OO1两两垂直.

如图,以O为坐标原点,OB,OC,OO1所在直线分别为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系Oxyz.不妨设AB=2.

因为∠CBA=60°,所以OB=,OC=1.

于是相关各点的坐标为O(0,0,0),B1(,0,2),C1(0,1,2).

易知,n1=(0,1,0)是平面BDD1B1的一个法向量.

设n2=(x,y,z)是平面OB1C1的一个法向量,