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1、高二数学 用法向量求二面角时法向量方向的判断 摘要：在求二面角时如何判断法向量的方向关键词：法向量 二面角 方向 判断 借助法向量求二面角的平面角时，二面角的平面角的大小与法向量的所成角（）相等或互补，当二面角两个法向量都指向二面角的内部或外部时，（图1）；当两个法向量一个指向二面角的内部而另一个指向二面角的外部时，（图2）。 对于法向量的方向的判断一直是个难点，其实我们可以借助空间坐标系的坐标原点就可以判断法向量的方向，具体方法如下：面ABC与空间直角坐标系的坐标轴分别交于A,B,C三点,不妨设A(,0,0), B(0, ,0), C(0,0, ),坐标原点O在面ABC上的射影为D点,容易证
2、明：是锐角三角形，而且D点为的垂心,也就可以知道D点在的内部，设D（x,y,z）,也即向量=（x,y,z），则知x，y，z分别与，同号，此时取平面ABC 的一个法向量=（），若与向量的对应的一个坐标同号，则另外两个也必然对应同号，也即与，对应同号，这样，只要与对应的，有一个同号，则可知与同向，从而可进一步判断出的方向为指向平面ABC异于原点O的一侧，否则就指向原点所在的那一侧，这样一来我们可以很容易地判断法向量到底指向二面角的内部还是外部。若二面角的一个半平面过坐标原点，则可以通过平移半平面，让坐标原点置于二面角的内部或外部，再用上面的方法判断。例. 如右图在四棱锥PABCD中，底面ABCD是
3、边长为2的正方形，侧棱PD底面ABCD，PD=DC，E，F分别是PC,PD的中点，（1）求二面角FBEC的大小，（2）求二面角DBEC的大小。解析：（1）以D 点为原点，DA 所在直线为x轴，DC所在直线为y轴，DP所在直线为z轴，建立如图所示的空间直角坐标系D-xyz，依题意有P（0，0，2），F（0，0，1），E（0，1，1），B（2，2，0），C（0，2，0），=（-2，-1，1），=（0，1，0），=（0，1，-1），=（0，1，1），设=（）, =（）, =（）分别为平面BEF，平面BEC，平面BDE的法向量，可取平面BEF的一个法向量 =（-1，0，-2） ，可取平面BEC的一个法
4、向量=（0，1，1），坐标原点D在二面角的内部，平面BEF与Z轴交于F点，F点的竖坐标与的竖坐标符号相异，可知的方向指向坐标原点D所在的一侧，也即指向二面角的内部，同理，平面BEC与Y轴交于C点，C点的纵坐标与的纵坐标符号相同，可知的方向指向异于坐标原点D所在的一侧，也即指向二面角的外部，由此可知，向量与所成的角就是二面角的平面角，=,故二面角的平面角为。（2）可取平面BDE的一个法向量=（1，-1，1），而此时坐标原点在D在平面上，可以把平面BDE沿着竖轴正方向移动到，使坐标原点在二面角的内部，此时的竖坐标和的竖坐标相同，故指向异于原点的另一侧，也即指向二面角的外部，由此可知，向量与所成的角是是二面角的补角，=0，故二面角的平面角为。