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问题: 高二立体几何的问题(求线线角和线面角)

如图,已知点P在正方体ABCD-A'B'C'D'的对角线BD'上,角PDA=60°
1、求DP与CC'所成角的大小
2、求DP与平面AA'D'D所成角的大小

解答:

以D'C'为y轴,D'A'为x轴,D'D为z轴,建立三维直角坐标系,设正方形的边长是单位1,有D(0,0,1),A(1,0,1),
BD'的参数方程是x=1+t,y=1+t,z=1+t,
可以设P(1+t,1+t,1+t)(-1 < t < 0)
DA的向量是(1,0,0),
DP的向量是(1+t,1+t,t)
DA向量点乘DP的向量=t+1=|DA||DP|cos∠PDA
求解得到t=(√2 - 2)
从而DP的向量=((√2 - 1),(√2 - 1),(√2 - 2))
又CC'的向量=DD'的向量=(0,0,-1)
设DP与CC'所成角的大小为α,
cosα = (√2 - 1),(√2 - 1),(√2 - 2))点乘(0,0,-1)/(|DP||CC'|)
=(2+√2) / 4
得到α = arccos(2+√2) / 4

平面AA'D'D的平面法向量是DC,设DP与平面AA'D'D所成角的大小为β,而DC的向量是(0,1,0)
则有cos(π/2-β)= (√2 - 1),(√2 - 1),(√2 - 2))点乘(0,1,0)/(|DP||DC|)
=(√2+1)/4
得到 β = arcsin(√2+1)/4