高中數(shù)學(xué)立體幾何題型與方法.doc
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高中數(shù)學(xué)立體幾何題型與方法(理科)經(jīng)典例題剖析例1、已知三點(diǎn)不共線,對(duì)平面外任一點(diǎn),滿足條件,試判斷:點(diǎn)與是否一定共面?解析:要證明平面,只要證明向量可以用平面內(nèi)的兩個(gè)不共線的向量和線性表示答案:證明:如圖,因?yàn)樵谏?,且,所以同理,又,所以又與不共線,根據(jù)共面向量定理,可知,共面由于不在平面內(nèi),所以平面點(diǎn)評(píng):空間任意的兩向量都是共面的與空間的任兩條直線不一定共面要區(qū)別開.例2、如圖,在直三棱柱ABCA1B1C1中,AC3,BC4,AA14,點(diǎn)D是AB的中點(diǎn),(I)求證:ACBC1;(II)求證:AC1/平面CDB1;解析:本小題考查直線與平面平行,直線與平面垂直,二面角等基礎(chǔ)知識(shí),考查空間想象能力和推理論證能力.答案:(1)是的中點(diǎn),取PD的中點(diǎn),則,又四邊形為平行四邊形,(4分)(2)以為原點(diǎn),以、所在直線為軸、軸、軸建立空間直角坐標(biāo)系,如圖,則,在平面內(nèi)設(shè),由由是的中點(diǎn),此時(shí)(8分)(3)設(shè)直線與平面所成的角為,設(shè)為故直線與平面所成角的正弦為(12分)解法二:(1)是的中點(diǎn),取PD的中點(diǎn),則,又四邊形為平行四邊形,(4分)(2)由(1)知為平行四邊形,又同理,為矩形,又作故交于,在矩形內(nèi),為的中點(diǎn)當(dāng)點(diǎn)為的中點(diǎn)時(shí),(8分)(3)由(2)知為點(diǎn)到平面的距離,為直線與平面所成的角,設(shè)為,直線與平面所成的角的正弦值為點(diǎn)評(píng):(1)證明線面平行只需證明直線與平面內(nèi)一條直線平行即可;(2)求斜線與平面所成的角只需在斜線上找一點(diǎn)作已知平面的垂線,斜線和射影所成的角,即為所求角;(3)證明線面垂直只需證此直線與平面內(nèi)兩條相交直線垂直變可.這些從證法中都能十分明顯地體現(xiàn)出來例3、如圖,四棱錐中,側(cè)面是邊長(zhǎng)為2的正三角形,且與底面垂直,底面是的菱形,為的中點(diǎn).()求與底面所成角的大小;()求證:平面;()求二面角的余弦值.解析:求線面角關(guān)鍵是作垂線,找射影,求異面直線所成的角采用平移法求二面角的大小也可應(yīng)用面積射影法,比較好的方法是向量法答案:(I)取DC的中點(diǎn)O,由PDC是正三角形,有PODC又平面PDC底面ABCD,PO平面ABCD于O連結(jié)OA,則OA是PA在底面上的射影PAO就是PA與底面所成角ADC=60,由已知PCD和ACD是全等的正三角形,從而求得OA=OP=PAO=45PA與底面ABCD可成角的大小為456分(II)由底面ABCD為菱形且ADC=60,DC=2,DO=1,有OADC建立空間直角坐標(biāo)系如圖,則,由M為PB中點(diǎn),PADM,PADCPA平面DMC4分(III)令平面BMC的法向量,則,從而x+z=0;,,從而由、,取x=1,則可取由(II)知平面CDM的法向量可取,所求二面角的余弦值為6分法二:()方法同上 ()取的中點(diǎn),連接,由()知,在菱形中,由于,則,又,則,即,又在中,中位線,則,則四邊形為,所以,在中,則,故而,則()由()知,則為二面角的平面角,在中,易得,故,所求二面角的余弦值為例4、如圖,在長(zhǎng)方體中,點(diǎn)在線段上.()求異面直線與所成的角;()若二面角的大小為,求點(diǎn)到平面的距離.解析:本題涉及立體幾何線面關(guān)系的有關(guān)知識(shí),本題實(shí)質(zhì)上求角度和距離,在求此類問題中,要將這些量歸結(jié)到三角形中,最好是直角三角形,這樣有利于問題的解決,此外用向量也是一種比較好的方法.答案:解法一:()連結(jié)。由已知,是正方形,有。平面,是在平面內(nèi)的射影。根據(jù)三垂線定理,得,則異面直線與所成的角為。作,垂足為,連結(jié),則所以為二面角的平面角,.于是易得,所以,又,所以。設(shè)點(diǎn)到平面的距離為.即,即,.故點(diǎn)到平面的距離為。解法二:分別以為軸、軸、軸,建立空間直角坐標(biāo)系.()由,得設(shè),又,則。則異面直線與所成的角為。()為面的法向量,設(shè)為面的法向量,則. 由,得,則,即 由、,可取又,所以點(diǎn)到平面的距離。例5、如圖所示:邊長(zhǎng)為2的正方形ABFC和高為2的直角梯形ADEF所在的平面互相垂直且DE=,ED/AF且DAF=90。(1)求BD和面BEF所成的角的余弦;(2)線段EF上是否存在點(diǎn)P使過P、A、C三點(diǎn)的平面和直線DB垂直,若存在,求EP與PF的比值;若不存在,說明理由。解析:1.先假設(shè)存在,再去推理,下結(jié)論:2.運(yùn)用推理證明計(jì)算得出結(jié)論,或先利用條件特例得出結(jié)論,然后再根據(jù)條件給出證明或計(jì)算。答案:(1)因?yàn)锳C、AD、AB兩兩垂直,建立如圖坐標(biāo)系,則B(2,0,0),D(0,0,2),E(1,1,2),F(xiàn)(2,2,0),則設(shè)平面BEF的法向量,則可取,向量所成角的余弦為。即BD和面BEF所成的角的余弦。(2)假設(shè)線段EF上存在點(diǎn)P使過P、A、C三點(diǎn)的平面和直線DB垂直,不妨設(shè)EP與PF的比值為m,則P點(diǎn)坐標(biāo)為則向量,向量所以。點(diǎn)評(píng):本題考查了線線關(guān)系,線面關(guān)系及其相關(guān)計(jì)算,本題采用探索式、開放式設(shè)問方式,對(duì)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)解題提出了較高要求。例6、- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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