本题导读

本题考查异面直线所成角的余弦值计算。核心在于通过平移将异面直线转化为相交直线,并利用二面角的定义和三角形的余弦定理进行定量计算。

📌【题干】

Question

(2014年大纲卷(理)) 已知二面角 为 ,,, 为垂足,,,,则异面直线 与 所成角的余弦值为()

A.        B.        C.        D.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 平移异面直线:要求异面直线 与 的角,过点 在平面 内作 ,则 (或其补角)即为异面直线所成的角。

  2. 利用二面角定义:作 于 ,则 即为二面角 的平面角,为 。

  3. 构建解题三角形:在 中,通过设参(如设 )计算出 的长度。

  4. 应用余弦定理:在 中,利用余弦定理求出 。

✅【答案】

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B

✍【详细解析】

Abstract

第一步:构造辅助线与平移

如图所示,在平面 内过点 作 。

因为 ,所以异面直线 与 所成的角即为 。

过 点作 于 ,连接 。

由于 ,则 为 在平面 内的射影,且 。

因此 为二面角的平面角。

第二步:确定各线段长度(设参 )

  1. 在 中:

    。

  2. 在平面 内:

    由于 ,,且 ,

    通过同位角及余角关系可得 (或 ,取锐角方向)。

    1. 在 中:

    作 (即让 为特定位置辅助点,方便计算 ),令 ,则 。

  3. 在 中:

    。

第三步:利用余弦定理求角

在 中,三边长分别为 。

由余弦定理:

故选 B

![](Pasted image 20260408104630.png)

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:异面直线角的几何求法(一找、二作、三证、四求)。

  2. 核心方法:“平移转化法”。通过平移将异面问题转化为平面三角形问题。

  3. 避坑指南:空间想象能力不足时,极易混淆 与 的夹角以及 与 的夹角。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 线面角、二面角、向量的数量积公式。

  2. 结论推广: 若采用空间向量法,建立以 为原点的坐标系, 的计算更具程序化,能避免繁琐的辅助线。

  3. 方法推广: 异面直线角 的范围是 ,若余弦值为负,需取绝对值。

🔗【关联脉络】

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