2017年高考立体几何大题(理科)1、(2017新课标Ⅰ理数)(12分) 如图,在四棱锥P-ABCD中,AB//CD,且90 ∠=∠=. BAP CDP (1)证明:平面PAB⊥平面PAD; (2)若PA=PD=AB=DC,90 ∠=,求二面角A-PB-C的余弦值. APD
2、(2017新课标Ⅱ理)(12分) 如图,四棱锥P -ABCD 中,侧面PAD 为等边三角形且垂 直于底面ABCD ,o 1 ,90,2AB BC AD BAD ABC ==∠=∠= E 是PD 的中点. (1)证明:直线CE ∥平面PAB ; (2)点M 在棱PC 上,且直线BM 与底面ABCD 所成 角为o 45,求二面角M AB D --的余弦值.
3、(2017新课标Ⅲ理数)(12分) 如图,四面体ABCD中,△ABC是正三角形,△ACD是直角三角形,∠ABD=∠CBD,AB=BD. (1)证明:平面ACD⊥平面ABC; (2)过AC的平面交BD于点E,若平面AEC把四面体ABCD分成体积相等的两部分,求二面角D–AE–C的余弦值.
4、(2017理)(本小题14分) 如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为正方形,平面PAD⊥平面ABCD,点M在线段PB上,PD//平面MAC,PA=PD,AB=4.
(I)求证:M为PB的中点; (II)求二面角B-PD-A的大小; (III)求直线MC与平面BDP所成角的正弦值.
5、(2017理)如图,几何体是圆柱的一部分,它是由矩形ABCD (及其部)以AB 边所在直线为旋转轴旋转120?得到的,G 是DF 的中点. (Ⅰ)设P 是CE 上的一点,且AP BE ⊥,求CBP ∠的大小; (Ⅱ)当3AB =,2AD =,求二面角E AG C --的大小.
2019年高三数学知识点总结:立体几何 由查字典数学网高中频道提供,2019年高三数学知识点总结:立体几何,因此老师及家长请认真阅读,关注孩子的成长。 立体几何初步 (1)棱柱: 定义:有两个面互相平行,其余各面都是四边形,且每相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面所围成的几何体。 分类:以底面多边形的边数作为分类的标准分为三棱柱、四棱柱、五棱柱等。 表示:用各顶点字母,如五棱柱或用对角线的端点字母,如五棱柱 几何特征:两底面是对应边平行的全等多边形;侧面、对角面都是平行四边形;侧棱平行且相等;平行于底面的截面是与底面全等的多边形。 (2)棱锥 定义:有一个面是多边形,其余各面都是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成的几何体 分类:以底面多边形的边数作为分类的标准分为三棱锥、四棱锥、五棱锥等 表示:用各顶点字母,如五棱锥 几何特征:侧面、对角面都是三角形;平行于底面的截面与底面相似,其相似比等于顶点到截面距离与高的比的平方。 (3)棱台:
定义:用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥,截面和底面之间的部分 分类:以底面多边形的边数作为分类的标准分为三棱态、四棱台、五棱台等 表示:用各顶点字母,如五棱台 几何特征:①上下底面是相似的平行多边形②侧面是梯形③侧棱交于原棱锥的顶点 (4)圆柱: 定义:以矩形的一边所在的直线为轴旋转,其余三边旋转所成的曲面所围成的几何体 几何特征:①底面是全等的圆;②母线与轴平行;③轴与底面圆的半径垂直;④侧面展开图是一个矩形。 (5)圆锥: 定义:以直角三角形的一条直角边为旋转轴,旋转一周所成的曲面所围成的几何体 几何特征:①底面是一个圆;②母线交于圆锥的顶点;③侧面展开图是一个扇形。 (6)圆台: 定义:用一个平行于圆锥底面的平面去截圆锥,截面和底面之间的部分 几何特征:①上下底面是两个圆;②侧面母线交于原圆锥的顶点;③侧面展开图是一个弓形。
立体几何高考真题大题 1.(2016 高考新课标 1 卷)如图 , 在以 A,B,C,D,E,F为顶点的五面体中, 面 ABEF为正方形 ,AF=2FD,AFD 90 ,且二面角D-AF-E与二面角C-BE-F都是 60 . D C F (Ⅰ)证明:平面ABEF平面EFDC; (Ⅱ)求二面角E-BC-A 的余弦值. 【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ) 2 19 19 【解析】 试题分析:(Ⅰ)先证明 F平面FDC ,结合F平面 F ,可得平面F 平面 FDC .(Ⅱ)建立空间坐标系, 分别求出平面C的法向量 m 及平面 C 的法 向量 n ,再利用 cos n, m n m 求二面角.n m 试题解析:(Ⅰ)由已知可得F DF, F F, 所以F平面 FDC . 又F平面F,故平面 F 平面FDC . (Ⅱ)过 D 作DG F ,垂足为 G ,由(Ⅰ)知 DG平面 F . 以 G 为坐标原点,GF 的方向为 x 轴正方向, GF 为单位长度, 建立如图所示的空间直角坐标系 G xyz . 由(Ⅰ)知DF为二面角D F的平面角,故DF60,则DF 2, DG3,可得1,4,0 ,3,4,0,3,0,0, D0,0, 3 . 由已知 ,// F,所以//平面FDC . 又平面CD平面FDC DC,故//CD , CD// F . 由//F,可得平面FDC ,所以 C F为二面角 C F 的平面角, C F60 .从而可得C2,0,3.
设 n x, y, z 是平面C的法向量,则 n C 0, 即x 3z 0, n0 4 y0 所以可取 n3,0, 3 . 设 m 是平面 m C0 CD 的法向量,则, m0 同理可取 m0, 3, 4 .则 cos n, m n m 2 19. n m19 故二面角C 219的余弦值为. 19 考点:垂直问题的证明及空间向量的应用 【名师点睛】立体几何解答题第一问通常考查线面位置关系的证明, 空间中线面位置关 系的证明主要包括线线、线面、面面三者的平行与垂直关系, 其中推理论证的关键是结 合空间想象能力进行推理, 要防止步骤不完整或考虑不全致推理片面, 该类题目难度不 大 , 以中档题为主.第二问一般考查角度问题, 多用空间向量解决. 2 .( 2016 高考新课标 2 理数)如图,菱形ABCD 的对角线AC 与BD交于点 O , AB 5,AC 6,点 E, F 分别在 AD,CD 上, AE CF 5 ,EF交BD于点H.将4 DEF 沿 EF 折到 D EF 位置,OD10. (Ⅰ)证明: D H平面 ABCD ; (Ⅱ)求二面角 B D A C 的正弦值. 【答案】(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)295 .25
1.(14分)如图,在底面是正方形的四棱锥P ABCD -中,PA ⊥面ABCD ,BD 交AC 于点,E F 是PC 中点,G 为AC 上一点。 (Ⅰ)求证:BD ⊥FG ; (Ⅱ)确定点G 在线段AC 上的位置,使FG //平面PBD ,并说明理由; (Ⅲ)当二面角B PC D --的大小为23 π时,求PC 与底面ABCD 所成 角的正切值。 2.(本小题满分14分) 如图,三棱柱111ABC A B C -中,侧面11AA C C ⊥底面ABC ,112,AA AC AC AB BC ====, 且AB BC ⊥,O 为AC 中点. (Ⅰ)证明:1A O ⊥平面ABC ; (Ⅱ)求直线1A C 与平面1A AB 所成角的正弦值; (Ⅲ)在1BC 上是否存在一点E ,使得//OE 平面1A AB ,若不存在,说明理由;若存在, 确定点E 的位置. 1 A B C O A 1 B 1
3.如图1,在直角梯形ABCD 中,AD //BC ,D 2 π ∠BA = ,C 1AB =B =,D 2A =,E 是D A 的中点, O 是C A 与BE 的交点.将?ABE 沿BE 折起到1?A BE 的位置,如图2. (I )证明:CD ⊥平面1C A O ; (II )若平面1A BE ⊥平面CD B E ,求平面1C A B 与平面1CD A 夹角的余弦值. 4.(2016·兰州诊断)如图,在四棱柱1111ABCD A B C D -中,底面ABCD 是等腰梯形,AB ∥ CD ,=21AB BC CD ==,,顶点1D 在底面ABCD 内的射影恰为点C (1)求证:1AD ⊥BC ; (2)若直线1DD 与直线AB 所成的角为3 π ,求平面11ABC D 与平面ABCD 所成角(锐角)的余弦值.
高中课程复习专题——数学立体几何 一空间几何体 ㈠空间几何体的类型 1 多面体:由若干个平面多边形围成的几何体。围成多面体的各个多边形叫做多面体的面,相邻两个面的公共边叫做多面体的棱,棱与棱的公共点叫做多面体的顶点。 2 旋转体:把一个平面图形绕它所在的平面内的一条定直线旋转形成了封闭几何体。其中,这条直线称为旋转体的轴。 ㈡几种空间几何体的结构特征 1 棱柱的结构特征 棱柱的定义:有两个面互相平行,其余各面都是四边形, 并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面所 围成的几何体叫做棱柱。 棱柱的分类 棱柱的性质 ⑴侧棱都相等,侧面是平行四边形; ⑵两个底面与平行于底面的截面是全等的多边形; ⑶过不相邻的两条侧棱的截面是平行四边形; ⑷直棱柱的侧棱长与高相等,侧面的对角面是矩形。 长方体的性质 ⑴长方体的一条对角线的长的平方等于一个顶点上三 条棱的平方和:AC12 = AB2 + AC2 + AA12 ⑵长方体的一条对角线AC1与过定点A的三条棱所成图1-2 长方体
的角分别是α、β、γ,那么: cos2α + cos2β + cos2γ = 1 sin2α + sin2β + sin2γ = 2 ⑶ 长方体的一条对角线AC1与过定点A的相邻三个面所组成的角分别为α、β、γ,则: cos2α + cos2β + cos2γ = 2 sin2α + sin2β + sin2γ = 1 棱柱的侧面展开图:正n棱柱的侧面展开图是由n个全等矩形组成的以底面周长和侧棱为邻边的矩形。 棱柱的面积和体积公式 S直棱柱侧面 = c·h (c为底面周长,h为棱柱的高) S直棱柱全 = c·h+ 2S底 V棱柱 = S底·h 2 圆柱的结构特征 2-1 圆柱的定义:以矩形的一边所在的直线 为旋转轴,其余各边旋转而形成的曲面所围成 的几何体叫圆柱。 图1-3 圆柱 2-2 圆柱的性质 ⑴上、下底及平行于底面的截面都是等圆; ⑵过轴的截面(轴截面)是全等的矩形。 2-3 圆柱的侧面展开图:圆柱的侧面展开图是以底面周长和母线长为邻边的矩形。 2-4 圆柱的面积和体积公式 S圆柱侧面= 2π·r·h (r为底面半径,h为圆柱的高) S圆柱全= 2π r h + 2π r2 V圆柱 = S底h = πr2h 3 棱锥的结构特征 3-1 棱锥的定义 ⑴棱锥:有一个面是多边形,其余各面是 有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成 的几何体叫做棱锥。
高考立体几何大题20 题汇总情况 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
(2012江西省)(本小题满分12分) 如图,在梯形ABCD 中,AB ∥CD ,E ,F 是线段AB 上的两点,且DE ⊥AB ,CF ⊥AB ,AB=12,AD=5, BC=42,DE=4.现将△ADE ,△CFB 分别沿DE ,CF 折起,使A ,B 两点重合与点G ,得到多面体CDEFG. (1) 求证:平面DEG ⊥平面CFG ; (2)求多面体C DEFG 的体积。 2012,山东(19) (本小题满分12分) 如图,几何体E ABCD -是四棱锥,△ABD 为正三角形, ,CB CD EC BD =⊥. (Ⅰ)求证:BE DE =; (Ⅱ)若∠120BCD =?,M 为线段AE 的中点,求证:DM ∥平面BEC . 2012浙江20.(本题满分15分)如图,在侧棱锥垂直 底面的四棱锥1111ABCD A B C D -中,,AD BC //AD 11,2,2,4,2,AB AB AD BC AA E DD ⊥====是的中 点,F 是平面11B C E 与直线1AA 的交点。 (Ⅰ)证明:(i) 11;EF A D //ii ()111;BA B C EF ⊥平面 (Ⅱ)求1BC 与平面11B C EF 所成的角的正弦值。 (第20题图) F E C 1 B 1 D 1A 1 A D B C
(2010四川)18、(本小题满分12分)已知正方体''''ABCD A B C D -中,点M 是棱'AA 的中点,点O 是对角线'BD 的中点, (Ⅰ)求证:OM 为异面直线'AA 与'BD 的公垂线; (Ⅱ)求二面角''M BC B --的大小; 2010辽宁文(19)(本小题满分12分) 如图,棱柱111ABC A B C -的侧面11BCC B 是菱形,11B C A B ⊥ (Ⅰ)证明:平面11A B C ⊥平面11A BC ; (Ⅱ)设D 是11A C 上的点,且1//AB 平面1B CD ,求11:A D DC 的值。
2009-2017全国高中数学联赛分类汇编第09讲:立体几何 1、(2010一试7)正三棱柱111C B A ABC -的9条棱长都相等,P 是1CC 的中点,二面角α=--11B P A B ,则=αsin 【答案】4 【解析】 O E P 1B 1 A 1 C B A 设分别与平面P BA 1、平面P A B 11垂直的向量是),,(111z y x m =、),,(222z y x n =,则 ???? ?=++-=?=+-=?,03, 022111111z y x z x BA ???? ?=-+-=?=-=?, 03, 022221211z y x B x A B n 由此可设)3,1,0(),1,0,1(==,所以cos m n m n α?=? ,即 2cos cos αα=?= .所以4 10sin =α. 解法二:如图,PB PA PC PC ==11, . 设B A 1与1AB 交于点,O 则1111,,OA OB OA OB A B AB ==⊥ . 11,,PA PB PO AB =⊥因为 所以 从而⊥1AB 平面B PA 1 . 过O 在平面B PA 1上作P A OE 1⊥,垂足为E .
连结E B 1,则EO B 1∠为二面角11B P A B --的平面角.设21=AA ,则易求得 3,2,5111== ===PO O B O A PA PB . 在直角O PA 1?中,OE P A PO O A ?=?11,即5 6,532= ∴?= ?OE OE . 11B O B E =∴===又.4 10 5 542sin sin 111= ==∠=E B O B EO B α. 2、(2011一试6)在四面体ABCD 中,已知?=∠=∠=∠60CDA BDC ADB ,3==BD AD ,2=CD ,则四面体ABCD 的外接球的半径为 【解析】 因为?=∠=∠=∠60ADB CDB CDA ,设CD 与平面ABD 所成角为θ,可求得3 2sin ,3 1cos = = θθ. 在△DMN 中,332 33232,121=??=?=== DP DN CD DM .学科*网 由余弦定理得231312)3(1222=? ??-+=MN , 故2=MN .四边形DMON 的外接圆的直径 33 22sin === θ MN OD .故球O 的半径3=R . 3、(2012一试5)设同底的两个正三棱锥P ABC -和Q ABC -内接于同一个球.若正三棱锥P ABC -的
立体几何大题专练 1、如图,已知PA ⊥矩形ABCD 所在平面,M 、N 分别为AB 、PC 的中点; (1)求证:MN//平面PAD (2)若∠PDA=45°,求证:MN ⊥平面PCD 2(本小题满分12分) 如图,在三棱锥P ABC -中,,E F 分别为,AC BC 的中点. (1)求证://EF 平面PAB ; (2)若平面PAC ⊥平面ABC ,且PA PC =,90ABC ∠=?, 求证:平面PEF ⊥平面PBC . P A C E B F
(1)证明:连结EF , E 、F 分别为AC 、BC 的中点, //EF AB ∴. ……………………2分 又?EF 平面PAB ,?AB 平面PAB , ∴ EF ∥平面P AB . ……………………5分 (2)PA PC = ,E 为AC 的中点, PE AC ∴⊥ ……………………6分 又 平面PAC ⊥平面ABC PE ∴⊥面ABC ……………………8分 PE BC ∴⊥……………………9分 又因为F 为BC 的中点, //EF AB ∴ 090,BC EF ABC ⊥∠=∴ ……………………10分 EF PE E = BC ∴⊥面PEF ……………………11分 又BC ? 面PBC ∴面PBC ⊥面PEF ……………………12分 3. 如图,在直三棱柱ABC —A 1B 1C 1中,AC=BC ,点D 是AB 的中点。 (1)求证:BC 1//平面CA 1D ; (2)求证:平面CA 1D⊥平面AA 1B 1B 。 4.已知矩形ABCD 所在平面外一点P ,PA ⊥平面ABCD ,E 、F 分别是 AB 、PC 的中点. (1) 求证:EF ∥平面PAD ; (2) 求证:EF ⊥CD ; (3) 若∠PDA =45°,求EF 与平面ABCD 所成的角的大小.
立体几何高考真题大题 1.(2016高考新课标1卷)如图,在以A,B,C,D,E,F 为顶点的五面体中,面ABEF 为正方形,AF=2FD, 90AFD ∠=o ,且二面角D-AF-E 与二面角C-BE-F 都是60o . (Ⅰ)证明:平面ABEF ⊥平面EFDC ; (Ⅱ)求二面角E-BC-A 的余弦值. 【答案】(Ⅰ)见解析; (Ⅱ)19 - 【解析】 试题分析:(Ⅰ)先证明F A ⊥平面FDC E ,结合F A ?平面F ABE ,可得平面F ABE ⊥平 面FDC E .(Ⅱ)建立空间坐标系,分别求出平面C B E 的法向量m u r 及平面C B E 的法向量 n r ,再利用cos ,n m n m n m ?=r r r r r r 求二面角. 试题解析:(Ⅰ)由已知可得F DF A ⊥,F F A ⊥E ,所以F A ⊥平面FDC E . 又F A ?平面F ABE ,故平面F ABE ⊥平面FDC E . (Ⅱ)过D 作DG F ⊥E ,垂足为G ,由(Ⅰ)知DG ⊥平面F ABE . 以G 为坐标原点,GF u u u r 的方向为x 轴正方向,GF u u u r 为单位长度,建立如图所示的空间直角坐标系G xyz -. 由(Ⅰ)知DF ∠E 为二面角D F -A -E 的平面角,故DF 60∠E =o ,则DF 2=,DG 3=,可得()1,4,0A ,()3,4,0B -,()3,0,0E - ,(D . 由已知,//F AB E ,所以//AB 平面FDC E . 又平面CD AB I 平面FDC DC E =,故//CD AB ,CD//F E . 由//F BE A ,可得BE ⊥平面FDC E ,所以C F ∠E 为二面角C F -BE -的平面角, C F 60∠E =o .从而可得(C -. 所以(C E =u u u r ,()0,4,0EB =u u u r ,(C 3,A =--u u u r ,()4,0,0AB =-u u u r . 设(),,n x y z =r 是平面C B E 的法向量,则 C 0 0n n ??E =???EB =??u u u r r u u u r r , 即040x y ?=?? =??, 所以可取(3,0,n =r .
2014高考理科立体几何大题练习
1.如图1,在Rt ABC ?中,90C ∠=?,36BC AC ==,.D 、E 分别是AC AB 、上的点,且//DE BC ,将ADE ?沿DE 折起到1 A DE ?的位置,使1A D CD ⊥,如图2. (Ⅰ)求证: BC ⊥平面1A DC ; (Ⅱ)若2CD =,求BE 与平面1A BC 所成角的正弦值; (Ⅲ) 当D 点在何处时,1 A B 的长度最小,并求出最小值. 2.如图,四棱锥ABCD P -中,底面 ABCD 为正方形,PD PA =,⊥PA 平面PDC , E 为棱PD 的中点. (Ⅰ)求证:PB // 平面EAC ; (Ⅱ)求证:平面PAD ⊥平面ABCD ; (Ⅲ)求二面角B AC E --的余弦值. A B C D E 图图 A B C D E
E C 1 B 1A 1C B A 4. 如图,在直三棱柱111ABC A B C -中,90BAC ∠=?,1 2,AB AC AA ===E 是BC 中点. (I )求证:1//A B 平面1 AEC ; (II )若棱1AA 上存在一点M ,满足11 B M C E ⊥,求AM 的长; (Ⅲ)求平面1AEC 与平面11ABB A 所成锐二面角的余弦值.
E D A B C P 5.如图,在三棱锥P-ABC 中,PA=PB=AB=2, 3BC =,90=∠ABC °,平面PAB ⊥平面ABC ,D 、E 分别为AB 、AC 中点. (Ⅰ)求证:DE‖平面PBC ; (Ⅱ)求证:AB ⊥PE ; (Ⅲ)求二面角A-PB-E 的大小. 6..如图,四棱锥S -ABCD 的底面是正方形,SD ⊥平面
高中数学之立体几何 平面的基本性质 公理1 如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线上所有的点都在这个平面内. 公理2 如果两个平面有一个公共点,那么它们有且只有一条通过这个点的公共直线. 公理3 经过不在同一直线上的三个点,有且只有一个平面. 根据上面的公理,可得以下推论. 推论1 经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面. 推论2 经过两条相交直线,有且只有一个平面. 推论3 经过两条平行直线,有且只有一个平面. 空间线面的位置关系 共面平行—没有公共点 (1)直线与直线相交—有且只有一个公共点 异面(既不平行,又不相交) 直线在平面内—有无数个公共点 (2)直线和平面直线不在平面内平行—没有公共点 (直线在平面外) 相交—有且只有一公共点 (3)平面与平面相交—有一条公共直线(无数个公共点) 平行—没有公共点 异面直线的判定 证明两条直线是异面直线通常采用反证法. 有时也可用定理“平面内一点与平面外一点的连线,与平面内不经过该点的直线是异面直线”. 线面平行与垂直的判定 (1)两直线平行的判定 ①定义:在同一个平面内,且没有公共点的两条直线平行. ②如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线和交线平行,即若a∥α,aβ,α∩β=b,则a∥b. ③平行于同一直线的两直线平行,即若a∥b,b∥c,则a∥c. ④垂直于同一平面的两直线平行,即若a⊥α,b⊥α,则a∥b ⑤两平行平面与同一个平面相交,那么两条交线平行,即若α∥β,α∩γ,β∩γ=b,则a∥b ⑥如果一条直线和两个相交平面都平行,那么这条直线与这两个平面的交线平行,即若α∩β=b,a∥α,a∥β,则a∥b. (2)两直线垂直的判定
立体几何大题专题训练 1.已知PA⊥矩形ABCD 所在平面,M、N 分别是AB.PC 的中点. (1)求证:MN⊥CD; (2)若∠PDA=45°,求证MN⊥面PCD 2.如图,在底面为平行四边形的四棱锥P -ABCD ,AB ⊥AC ,PA ⊥平面ABCD ,且PA =AB ,点E 是PD 的中点.。 (Ⅰ)求证:AC ⊥PB ; (Ⅱ)求证:PB //平面AEC ;
3.如图,矩形ABCD 中,AD ⊥平面ABE ,AE =EB =BC, F 为CE 上的点,且BF ⊥平面ACE . (1)求证:AE ⊥平面BCE ; (2)求证:AE ∥平面BFD . 4.如图,棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD 为菱形,平面 AA1C1C⊥平面ABCD. (1)证明:BD⊥AA1; (2)证明:平面AB1C//平面DA1C1 (3)在直线CC1上是否存在点P,使BP//平面DA1C1?若 存在,求出点P 的位置;若不存在,说明理由.
D C 5.(本小题满分 12 分)如图所示,正方形 ADEF 与梯形 ABCD 所在的平面互相垂直, AD ⊥ CD , AB // CD , CD = 2 AB = 2 AD . (Ⅰ)求证: BC ⊥ BE ; E (Ⅱ)在 EC 上找一点 M ,使得 BM // 平面 ADEF ,请确 定 M 点的位置,并给出证明. F A B 6、(本小题满分 12 分)如图:直三棱柱 ABC -A 1B 1C 1 中, AC =BC =AA 1=2, ∠ACB =90?.E 为 BB 1 的中点,D 点在 AB 上且 DE = 3. (Ⅰ)求证:CD ⊥平面 A 1ABB 1; (Ⅱ)求三棱锥 A 1-C DE 的体积.
1.如图,四棱锥S ABCD -中,底面ABCD 为矩形,SD ⊥底面 ABCD ,2AD =,2DC SD ==,点M 在侧棱SC 上, ∠ABM=60 。 (I )证明:M 是侧棱SC 的中点; ()II 求二面角S AM B --的大小。 2.如图,直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,AB ⊥AC ,D 、E 分别为AA 1、B 1C 的中点,DE ⊥平面BCC 1(Ⅰ)证明:AB =AC (Ⅱ)设二面角A -BD -C 为60°,求B 1C 与平面BCD 所成的角的大小 3.如图,DC ⊥平面ABC ,//EB DC ,22AC BC EB DC ====,120ACB ∠=,,P Q 分别为,AE AB 的中点.(I )证明://PQ 平面ACD ; (II )求 AD 与平面ABE 所成角的正弦值. 4.如图,四棱锥P ABCD -的底面是正方形, PD ABCD ⊥底面,点E 在棱PB 上.(Ⅰ)求证:平面AEC PDB ⊥平面;(Ⅱ)当2PD AB =且E 为PB 的中 点 时,求AE 与平面PDB 所成的角的大小. 5.如图,在四棱锥P ABCD -中,底面ABCD 是矩形, PA ⊥平面ABCD ,4PA AD ==,2AB =.以BD 的中点O 为球心、BD 为直径的球面交PD 于点M . B C D E O A P B M
(1)求证:平面ABM ⊥平面PCD ; (2)求直线PC 与平面ABM 所成的角; (3)求点O 到平面ABM 的距离. 6.如图,正方形ABCD 所在平面与平面四边形ABEF 所在平面互相垂直,△ABE 是等腰直角三角形,,,45AB AE FA FE AEF ?==∠=(I )求证:EF BCE ⊥平面; (II )设线段CD 、AE 的中点分别为P 、M ,求证: PM ∥BCE 平面 (III )求二面角F BD A --的大小。 7.如图,四棱锥S -ABCD 的底面是正方形,SD ⊥平面ABCD ,SD =AD =a ,点E 是SD 上的点,且DE =λa (0<λ≦1). (Ⅰ)求证:对任意的λ∈(0、1), 都有AC ⊥BE : (Ⅱ)若二面角C -AE -D 的大小为600C ,求λ的值。 8.如图3,在正三棱柱111ABC A B C -中,AB =4, 17AA =,点D 是BC 的中点,点E 在AC 上,且DE ⊥1A E .(Ⅰ)证明:平面1A DE ⊥平面 11ACC A ;(Ⅱ)求直线AD 和平面1A DE 所成角的正弦值。 9.如图,正方形ABCD 所在平面与平面四边形ABEF 所在平面互相垂直,△ABE 是等腰直角三角形,,,45AB AE FA FE AEF ?==∠= (I )求证:EF BCE ⊥平面;
(2012省)(本小题满分12分) 如图,在梯形ABCD 中,AB ∥CD ,E ,F 是线段AB 上的两点,且DE ⊥AB ,CF ⊥AB ,AB=12,AD=5,BC=42,DE=4.现将△ADE ,△CFB 分别沿DE ,CF 折起,使A ,B 两点重合与点G ,得到多面体CDEFG. (1) 求证:平面DEG ⊥平面CFG ; (2)求多面体CDEFG 的体积。 2012,(19) (本小题满分12分) 如图,几何体E ABCD -是四棱锥,△ABD 为正三角形, ,CB CD EC BD =⊥. (Ⅰ)求证:BE DE =; (Ⅱ)若∠120BCD =?,M 为线段AE 的中点,求证:DM ∥平面BEC . 201220.(本题满分15分)如图,在侧棱锥垂直底面 的四棱锥1111ABCD A B C D -中,,AD BC //AD 11,2,2,4,2,AB AB AD BC AA E DD ⊥====是的中点,F 是平面11B C E 与直线1AA 的交点。 (Ⅰ)证明:(i) 11;EF A D //ii ()111;BA B C EF ⊥平面 (Ⅱ)求1BC 与平面11B C EF 所成的角的正弦值。 (2010)18、(本小题满分12分)已知正方体''''ABCD A B C D -中,点M 是棱'AA 的中点,点O 是对角线'BD 的中点, (Ⅰ)求证:OM 为异面直线'AA 与'BD 的公垂线; (Ⅱ)求二面角''M BC B --的大小; (第20题图) F E C 1 B 1 D 1A 1 A D B C
2010文(19)(本小题满分12分) 如图,棱柱111ABC A B C -的侧面11BCC B 是菱形,11B C A B ⊥ (Ⅰ)证明:平面11A B C ⊥平面11A BC ; (Ⅱ)设D 是11A C 上的点,且1//AB 平面1B CD ,求11:A D DC 的值。 2012(18)(本小题满分12分) 如图,直三棱柱/ / / ABC A B C -,90BAC ∠=, 2,AB AC ==AA ′=1,点M ,N 分别为/A B 和//B C 的 中点。 (Ⅰ)证明:MN ∥平面/ / A ACC ; (Ⅱ)求三棱锥/ A MNC -的体积。 (椎体体积公式V= 1 3 Sh,其中S 为地面面积,h 为高) 2012,(16)(本小题共14分) 如图1,在Rt ABC ?中,90C ∠=?,D ,E 分别为 AC ,AB 的中点,点F 为线段CD 上的一点,将ADE ? 沿DE 折起到1A DE ?的位置,使1A F CD ⊥,如图2. D F D E B C A 1 F E C B A
高三数学立体几何专 题
专题三 立体几何专题 【命题趋向】高考对空间想象能力的考查集中体现在立体几何试题上,着重考查空 间点、线、面的位置关系的判断及空间角等几何量的计算.既有以选择题、填空题形式出现的试题,也有以解答题形式出现的试题.选择题、填空题大多考查概念辨析、位置关系探究、空间几何量的简单计算求解,考查画图、识图、用图的能力;解答题一般以简单几何体为载体,考查直线与直线、直线与平面、平面与平面的位置关系,以及空间几何量的求解问题,综合考查空间想象能力、推理论证能力和运算求解能力.试题在突出对空间想象能力考查的同时,关注对平行、垂直关系的探究,关注对条件或结论不完备情形下的开放性问题的探究. 【考点透析】立体几何主要考点是柱、锥、台、球及其简单组合体的结构特征、三 视图、直观图,表面积体积的计算,空间点、直线、平面的位置关系判断与证明,(理科)空间向量在平行、垂直关系证明中的应用,空间向量在计算空间角中的应用等. 【例题解析】 题型1 空间几何体的三视图以及面积和体积计算 例1(2008高考海南宁夏卷)某几何体的一条棱长为7,在该几何体的正视图中,这条棱的投影是长为6的线段,在该几何体的侧视图与俯视图中,这条棱的投影分别是长为a 和b 的线段,则a b +的最大值为 A . 22 B . 32 C . 4 D . 52 分析:想像投影方式,将问题归结到一个具体的空间几何体中解决. 解析:结合长方体的对角线在三个面的投影来理解计算,如图设长方体的 高宽高分别为,,m n k = =1n ?=, a = b =,所以22(1)(1)6a b -+-= 228a b ?+=,22222()282816a b a ab b ab a b +=++=+≤++=∴4 a b ?+≤当且仅当2a b ==时取等号.
1.(2013年高考辽宁卷(文))如 图,.AB O PA O C O 是圆的直径,垂直圆所在的平面,是圆上的点 (I)求证:BC PAC ⊥平面; (II)设//.Q PA G AOC QG PBC ?为的中点,为的重心,求证:平面 2.2013年高考陕西卷(文))如图, 四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1的底面ABCD 是正方形, O 为底面中 心, A 1O ⊥平面ABCD , 12AB AA == (Ⅰ) 证明: A 1BD // 平面CD 1B 1; (Ⅱ) 求三棱柱ABD -A 1B 1D 1的体积. O D 1 B 1 C 1 D A C A 1
3.(2013年高考福建卷(文))如图,在四棱锥P ABCD -中,PD ABCD ⊥面,//AB DC ,AB AD ⊥,5BC =,3DC =,4AD =, 60PAD ∠=o .(1)当正视图方向与向量AD u u u r 的方向相同时,画出四棱锥P ABCD -的正视图.(要求标出尺寸,并画出演算过程); (2)若M 为PA 的中点,求证://DM PBC 面; (3)求三棱锥D PBC -的体积. 4. 如图,四棱锥P —ABCD 中,ABCD 为矩形,△PAD 为等腰直角三角形,∠APD=90°,面PAD ⊥面ABCD ,且AB=1,AD=2,E 、F 分别为PC 和BD 的中点. (1)证明:EF ∥面PAD ; (2)证明:面PDC ⊥面PAD ; (3)求四棱锥P —ABCD 的体积.
5.(2013年高考广东卷(文))如图4,在边长为1的等边三角形ABC 中,,D E 分别是,AB AC 边上的点,AD AE =,F 是BC 的中点,AF 与DE 交于点G ,将ABF ?沿AF 折起,得到如图5所示的三棱锥A BCF -,其中2BC =. (1) 证明:DE //平面BCF ; (2) 证明:CF ⊥平面ABF ; (3) 当23 AD =时,求三棱锥F DEG -的体积F DEG V -. 图 4G E F A B C D 图 5D G B F C A E 6.(2013年高考北京卷(文))如图,在四棱锥P ABCD -中,//AB CD ,AB AD ⊥,2CD AB =,平面PAD ⊥底面ABCD ,PA AD ⊥,E 和F 分别是CD 和PC 的中点,求证: (1)PA ⊥底面ABCD ;(2)//BE 平面PAD ;(3)平面BEF ⊥平面PCD
立体几何咼考真题大题 1. (2016高考新课标1 卷)如图,在以A,B,C,D,E,F 为顶点的五面体中,面ABEF 为正方 形,AF=2FD, NAFD =90:且二面角 D-AF-E 与二面角 C-BE-F 都是 60: (I )证明:平面 ABEF 丄平面EFDC (n )求二面角 E-BC-A 的余弦值. 【答案】(I )见解析;(n ) -2蜃 19 【解析】 试题分析:(I )先证明AF 丄平面E FDC ,结合直F U 平面AB E F ,可得平面ABE F 丄 平面E FDC . (n )建立空间坐标系,分别求出平面E C E 的法向量m 及平面E C E 的法 试题解析:(I )由已知可得 A F 丄DF, A F 丄F E|,所以A F 丄平面E FDC . 又A F U 平面 AE E F ,故平面AEE F 丄平面|E F D C . _ (n )过D 作DG 丄E F ,垂足为G ,由(I )知DG 丄平面[A E 百F . 以G 为坐标原点,GF 的方向为x 轴正方向,GF 为单位长度,建立如图所示的空间直 角坐标系G —xyz . 由(I )知N DF E 为二面角D -A F -E 的平面角,故N DF E =60:贝U DF = 2 , DG|=3,可得九(1,4,0 ), B(—3,4,0 ), E(—3,0,0 ), D (0,0, 73 ). 由已知,AE //E F ,所以AE //平面E FDC . 又平面 A ECD n 平面 |E FDC = DC ,故〕AB //CD , CD//EF . 由EE //A F ,可得EE 丄平面I E F DC ,所以N C E F |为二面角C —EE —F 的平面角, 向量n ,再利用cos (n,m ) 求二面角. n ||m |
近几年高考理科立体几何大题汇编 1.(2018年III卷)如图,边长为2的正方形 ABCD所在的平面与半圆弧CD所在平面垂直,M是 CD上异于C,D的点. (1)证明:平面AMD⊥平面BMC; (2)当三棱锥M ABC 体积最大时,求面MAB与面MCD所成二面角的正弦值. 2、[2014·新课标全国卷Ⅱ] 四棱锥P-ABCD中,底 面ABCD为矩形,PA⊥平面ABCD,E为PD的中 点. (1)证明:PB∥平面AEC; (2)设二面角D-AE-C为60°,AP=1,AD= 3,求三棱锥E-ACD的体积.
3.(2017?新课标Ⅰ卷)如图,在四棱锥P﹣ABCD中,AB∥CD,且∠BAP=∠CDP=90°. (1)证明:平面PAB⊥平面PAD; (2)若PA=PD=AB=DC,∠APD=90°,求二面角A﹣PB﹣C的余弦值. 4.(菱形建系)[2014·新课标全国卷Ⅰ] 如图
三棱柱ABC-A1B1C1中,侧面BB1C1C为菱形,AB⊥B1C. (1)证明:AC=AB1; (2)若AC⊥AB1,∠CBB1=60°,AB=BC,求二面角A-A1B1-C1的余弦值.
5.(菱形建系)【2015高考新课标1】如图,四边形ABCD为菱形,∠ ABC=120°, E,F是平面ABCD同一侧的两点,BE⊥平面ABCD,DF⊥平面ABCD,BE=2DF,AE⊥EC. (Ⅰ)证明:平面AEC⊥平面 AFC; (Ⅱ)求直线AE与直线CF所成角的余弦值. AD BC的中点,以6.(翻折)(2018年I卷)如图,四边形ABCD为正方形,,E F分别为, DF为折痕把DFC ⊥. △折起,使点C到达点P的位置,且PF BF (1)证明:平面PEF⊥平面ABFD; (2)求DP与平面ABFD所成角的正弦值.
立体几何大题训练 1.如下图,一个等腰直角三角形的硬纸片ABC 中,∠ACB =90°,AC =4cm ,CD 是斜边上的高沿CD 把△ABC 折成直二面角. (1)如果你手中只有一把能度量长度的直尺,应该如何确定A ,B 的位置,使二面角A -CD -B 是直二面角?证明你的结论. (2)试在平面ABC 上确定一个P ,使DP 与平面ABC 内任意一条直线都垂直,证明你的结论. (3)如果在折成的三棱锥内有一个小球,求出小球半径的最大值. 解:(1)用直尺度量折后的AB 长,若AB =4cm ,则二面角A -CD -B 为直二面角. ∵ △ABC 是等腰直角三角形, (),cm 22DB AD ==∴ 又∵ AD ⊥DC ,BD ⊥DC . ∴ ∠ADC 是二面角A -CD -B 的平面角. 有时当,cm 4AB ,22DB AD === .90ADB .AB DB AD 222?=∠∴=+ (2)取△ABC 的中心P ,连DP ,则DP 满足条件 ∵ △ABC 为正三角形,且 AD =BD =CD . ∴ 三棱锥D -ABC 是正三棱锥,由P 为△ABC 的中心,知DP ⊥平面ABC , ∴ DP 与平面内任意一条直线都垂直. (3)当小球半径最大时,此小球与三棱锥的4个面都相切,设小球球心为0,半径为r ,连结OA ,OB ,OC ,OD ,三棱锥被分为4个小三棱锥,且每个小三棱锥中有一个面上的高都为r ,故有ABC O ABD O ADC O BCD O BCD A V V V V V -----+++=代入得3 6 23r -=,即半径最大的小球半径为3 6 23-. A B C 第1题图 A B C D 第1题图
立体几何知识点 1、柱、锥、台、球的结构特征 (1)棱柱: 几何特征:两底面是对应边平行的全等多边形;侧面、对角面都是平行四边形;侧棱平行且相等;平行于底面的截面是与底面全等的多边形。 (2)棱锥 几何特征:侧面、对角面都是三角形;平行于底面的截面与底面相似,其相似比等于顶点到截面距离与 高的比的平方。 (3)棱台: 几何特征:①上下底面是相似的平行多边形 ②侧面是梯形 ③侧棱交于原棱锥的顶点 (4)圆柱:定义:以矩形的一边所在的直线为轴旋转,其余三边旋转所成 几何特征:①底面是全等的圆;②母线与轴平行;③轴与底面圆的半径垂直;④侧面展开图是一个矩形。 (5)圆锥:定义:以直角三角形的一条直角边为旋转轴,旋转一周所成 几何特征:①底面是一个圆;②母线交于圆锥的顶点;③侧面展开图是一个扇形。 (6)圆台:定义:以直角梯形的垂直与底边的腰为旋转轴,旋转一周所成 几何特征:①上下底面是两个圆;②侧面母线交于原圆锥的顶点;③侧面展开图是一个弓形。 (7)球体:定义:以半圆的直径所在直线为旋转轴,半圆面旋转一周形成的几何体 几何特征:①球的截面是圆;②球面上任意一点到球心的距离等于半径。 4、柱体、锥体、台体的表面积与体积 (1)几何体的表面积为几何体各个面的面积的和。 (2)特殊几何体表面积公式(c 为底面周长,h 为高,' h 为斜高,l 为母线) ch S =直棱柱侧面积 rh S π2=圆柱侧 '2 1ch S =正棱锥侧面积 rl S π=圆锥侧面积 ')(2 121h c c S +=正棱台侧面积 l R r S π)(+=圆台侧面积 ()l r r S +=π2圆柱表 ()l r r S +=π圆锥表 () 22R Rl rl r S +++=π圆台表 (3)柱体、锥体、台体的体积公式 V Sh =柱 2V S h r h π==圆柱 13V S h =锥 h r V 23 1π=圆锥 '1()3 V S S h =台 '2211()()33V S S h r rR R h π=+=++圆台 (4)球体的表面积和体积公式:V 球=343 R π ; S 球面=24R π