立体几何的解题技巧 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/23 14:57:31星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

立体几何大题的解题技巧

——综合提升

【命题分析】高考中立体几何命题特点:

1.线面位置关系突出平行和垂直,将侧重于垂直关系. 2.空间“角”与“距离”的计算常在解答题中综合出现.

3.多面体及简单多面体的概念、性质多在选择题,填空题出现.

4.有关三棱柱、四棱柱、三棱锥的问题,特别是与球有关的问题将是高考命题的热点. 此类题目分值一般在17---22分之间,题型一般为1个选择题,1个填空题,1个解答题. 【考点分析】掌握两条直线所成的角和距离的概念,对于异面直线的距离,只要求会计算已给出公垂线时的距离.掌握斜线在平面上的射影、直线和平面所成的角、直线和平面的距离的概念.掌握二面角、二面角的平面角、两个平行平面间的距离的概念.

【高考考查的重难点*状元总结】空间距离和角:

“六个距离”:

1两点间距离 d?(x1?x2)2?(y1?y2)2?(z1?z2)2 2点P到线l的距离d?

3两异面直线的距离d?PQ*uu (Q是直线l上任意一点,u为过点P的直线l法向量)

PQ*uu (P、Q分别是两直线上任意两点u为两直线公共法向量)

4点P到平面的距离 d?

PQ*uu(Q是平面上任意一点,u为平面法向量)

5直线与平面的距离【同上】 6平行平面间的距离【同上】

“三个角度”:

v1v2?1异面直线角【0,】cos?= 【辨】直线倾斜角范围【0,?)

2v1v22线面角 【0,

3二面角 【0,?】cos???vn?】sin?=cosv,n? 或者解三角形 2vnn1n2n1n2 或者找垂直线,解三角形

不论是求空间距离还是空间角,都要按照“一作,二证,三算”的步骤来完成,即寓证明于运算之中,正是本专题的一大特色.

求解空间距离和角的方法有两种:一是利用传统的几何方法,二是利用空间向量。 其中,利用空间向量求空间距离和角的套路与格式固定,是解决立体几何问题这套强有力的工具时,使得高考题具有很强的套路性。

【例题解析】

考点1 点到平面的距离

求点到平面的距离就是求点到平面的垂线段的长度,其关键在于确定点在平面内的垂足,当然别忘了转化法与等体积法的应用. 典型例题

例1(福建卷)如图,正三棱柱ABC?A1B1C1的所有棱长都为2,D为CC1中点. (Ⅰ)求证:AB1⊥平面A1BD; (Ⅱ)求二面角A?A1D?B的大小; (Ⅲ)求点C到平面A1BD的距离.

考查目的:本小题主要考查直线与平面的位置关系,二面角的 B 大小,点到平面的距离等知识,考查空间想象能力、逻辑思维 能力和运算能力.

A 解:解法一:(Ⅰ)取BC中点O,连结AO.

Q△ABC为正三角形,?AO⊥BC.

A

C D

A1C1B1

A1F C Q正三棱柱ABC?A1B1C1中,平面ABC⊥平面BCC1B1,

?AO⊥平面BCC1B1.

O B

D C1B1

连结B1O,在正方形BB1C1C中,O,D分别为

BC,CC1的中点, ?B1O⊥BD, ?AB1⊥BD.

在正方形ABB1A1中,AB1⊥A1B, ?AB1⊥平面A1BD.

(Ⅱ)设AB1与A1B交于点G,在平面A1BD中,作GF⊥A1D于F,连结AF,由(Ⅰ)得AB1⊥平面A1BD.

?AF⊥A1D, ?∠AFG为二面角A?A1D?B的平面角.

在△AA1D中,由等面积法可求得AF?45,

5又QAG?1AB1?2, ?sin∠AFG?AG?2?10.

2AF4545所以二面角A?A1D?B的大小为arcsin10.

4(Ⅲ)△A1BD中,BD?A1D?5,A1B?22,?S△ABD?6,S△BCD?1.

1在正三棱柱中,A1到平面BCC1B1的距离为3. 设点C到平面A1BD的距离为d.

由VA?BCD?VC?ABD,得1S△BCDg3?1S△ABDgd,

11331?d?3S△BCD2.

?S△A1BD2?点C到平面A1BD的距离为2.

Q△ABC为正三角形,?AO⊥BC.

2解法二:(Ⅰ)取BC中点O,连结AO.

Q在正三棱柱ABC?A1B1C1中,平面ABC⊥平面BCC1B1,

?AD⊥平面BCC1B1.

uuurruuuuruuu取B1C1中点O1,以O为原点,OB,OO1,OA的方向为x,y,z轴的正方向建立空间直角坐

标系,则B(1,0,0),D(?112,0), ,,0),A1(0,0,3),B1(1,2,3),A(0,uuuruuuruuur,?AB1?(1,2,?3),BD?(?210)BA,2,3). ,,1?(?1z A F C O B x D A1uuuruuuruuuruuurQAB1gBD??2?2?0?0,AB1gBA1??1?4?3?0, uuuruuuruuuruuur?AB1⊥BD,AB1⊥BA1.

?AB1⊥平面A1BD.

C1B1

y (Ⅱ)设平面A1AD的法向量为n?(x,y,z). uuuruuuruuuruuurAD?(?11,,?3),AA1?(0,2,0). Qn⊥AD,n⊥AA1,

uuur????x?y?3z?0,??y?0, ?ngAD?0,??????uuur??2y?0,?x??3z.??ngAA1?0,?令z?1得n?(?3,01),为平面A1AD的一个法向量.