用向量计算空间两条直线的夹角方法

用向量计算空间两条直线的夹角方法空间两条直线用向量计算夹角的方法近年来高考数学利用向量计算二面角,直线夹角的试题似乎每年都有,这是一种趋势,说明向量计算的简洁和直观。本篇讲述向

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空间两条直线用向量计算夹角的方法

近年来高考数学利用向量计算二面角,直线夹角的试题似乎每年都有,这是一种趋势,说明向量计算的简洁和直观。

本篇讲述向量的点积,也叫数量积的计算方法,从而得出向量夹角的公式。

我们知道向量是有大小和方向:

用向量计算空间两条直线的夹角方法

两个向量的乘积可以是个数量,如力在一个方向上作用会使物体在另一个方向移动所做的功,这个积就是向量的点积,有:

用向量计算空间两条直线的夹角方法

为什么乘以余弦,而不是正弦,这是因为力做功只有在移动的方向才有功,垂直移动的方向是不做功的,或做功为零,而力在位移方向的投影就是和余弦相关。

两个向量不管放在哪里,只要大小相等,方向一致,就是一个向量,所以在直角平面坐标系中,某个向量的表达是唯一的,我们沿着x 轴的单位向量为i, 沿着y轴的单位向量为j, 那么向量a可以表示为:

用向量计算空间两条直线的夹角方法

由于单位向量i和j相互成90度,所以i.j=1×1.cos=0,因此:

用向量计算空间两条直线的夹角方法

由此可以推出平面两个向量如果知道它们的坐标, 那么它们的夹角余弦为:

用向量计算空间两条直线的夹角方法

此公式可以推广到三维空间的两个向量的夹角余弦值。

用向量计算空间两条直线的夹角方法

只要根据空间中的线段的两个有序端点的坐标,就可以求出向量ab的ax, ay, az以及bx, by, bz, 带入上式就求得空间两条直线的夹角。例如下图的向量ab的夹角的计算:

用向量计算空间两条直线的夹角方法

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