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工具集 几何与向量 · 立体几何

立体几何空间向量助手

选一个常见立体几何体(三棱柱、四棱锥、正方体等),调整边长, 自动得到顶点坐标、平面法向量、典型二面角和体积。 对照几何法向量法的结果差异,了解湖北卷怎么给分。

使用说明

  1. (正方体/正三棱柱/正四棱锥/正三棱锥)。
  2. 调整边长 a、棱高 b(b=0 时按标准比例自动取)。
  3. 点击"计算":展示顶点坐标、各面法向量、典型二面角、几何量(体积、表面积、棱长和)。
  4. 勾选"法向量"可在图上叠加平面法向量箭头。
原创提示:若考题是"不规则"立体(如三棱锥有斜面),请把顶点坐标改在 点 A / B / C / D 处。本工具只预置标准体; 自定义坐标支持有限,但变体可手动改 constants 数组(在 JS 内)。 实务中多数题会先降为标准体,请优先用模板。

湖北新高考I卷怎么用

新高考I卷立体几何常考"建系 + 法向量"或"几何推理"。 湖北卷近 5 年偏好向量法:第一问证平行/垂直(5 分),第二问求二面角(7 分), 第二问几乎都允许"任选一种方法"。

  • 向量法:写出两点坐标 → 求向量 → 用公式 cosθ=|n₁·n₂|/(|n₁||n₂|) 算二面角余弦。
  • 几何法:找棱上垂足 → 证两个垂面 → 用"三垂线定理"推角。
  • 两者答案在数值上常有细微差异(±0.001),来自计算过程中"取近似"。本工具的几何法对比帮你看出哪里吃了尾差。
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常见问题

法向量方向不对,结果差个负号?

法向量可正可负,二面角取的是"余弦的绝对值"。所以最终答案应该是正数;如果算出负,是题意的"内/外二面角"分别,需要留意题目"取余弦"还是"取余弦绝对值"。

为什么我的图里看不到 3D 效果?

本工具用 2D 投影绘制(并不是真 3D 引擎),按"近大远小"原则把 3 个方向错开。如果你在小屏幕上发现显示模糊,请尝试横屏或在更大屏幕访问。

支持自定义顶点吗?

暂不支持。鼓励你用模板几何体(正方体、棱柱等)建系。考题里绝大多数立体都能化归为这几种。

二面角算出来和我手算不一致

先确认两条法向量是朝向"该二面角内部"还是"外部"——如果其中一条反了,取反号就好(绝对值不变)。其次要确认两平面的法向量都过同一点或平行于同一棱。

局限与适用范围

  • 标准正多面体(正方体 / 正棱柱 / 正棱锥),不规则立体请用模板的几何关系先降为标准。
  • 2D 投影图不替代真正的 3D 建模,仅供"看到位置关系"。考试卷面仍要画立体图。