数学经典易错题会诊与高考试题预测10
- 格式:doc
- 大小:553.76 KB
- 文档页数:23
经典易错题会诊与2012届高考试题预测(十)考点10空间直线与平面►空间直线与平面的位置关系►空间角►空间距离►简单几何体►利用三垂线定理作二面角的平面角►求点到面的距离►折叠问题经典易错题会诊命题角度1空间直线与平面的位置关系1.(典型例题)如图,在四棱锥P-ABCD 中,底面ABCD 是正方形,侧棱PD ⊥底面ABCD ,PD=DC ,E 是PC 的中点,作EF ⊥PB 于点F.(1)证明:PA//平面EDB ;(2)证明:BP ⊥平面EFD ;(3)求二面角C —PD —D 的大小.[考场错解]第(2)问证明:∵PD=DC ,E 为PC 的中点,∴DE ⊥PC ,∴DF 在平面PBC 上的射影为EF ,又由已知EF ⊥PB ,所以根据三垂线定理可得:DF ⊥PB ,又EF ⊥PB ,∴PB ⊥平面EFD 。
[专家把脉]直线在平面上的射影的概念理解错误,只有DE ⊥PC ,不能得出EF 为DF 在面PBC 上的射影,应先证明DE ⊥平面PBC ,才能得出EF 为DF 在面PBC 上的射影,再利用三垂线定理。
[对症下药](1)如图,连接AC 、AC 交BD 于O ,连接EO 。
∵底面ABCD 为正方形,∴O 为AC 的中点,在△PAC 中,EO 是中位线,∴PA//EO ,又EO ⊂平面EDB ,且PA ⊄平面EDB ,所以PA//平面EDB ;(2)∵PD ⊥平面ABCD ,∴平面PDC ⊥平面ABCD ,又底面ABCD 为正方形,∴BC ⊥CD ,∴BC ⊥平面PCD ,∴BC ⊥DE ,又DE ⊥PC ,∴DE ⊥平面PBC ,∴DF 在平面PBC 上的射影为EF ,又EF ⊥PB ,∴DF ⊥PB ,又PB ⊥EF ,∴PB ⊥平面DEF ;(3)由(2)知,PB ⊥DF ,故∠EFD 是二面角C —PB —D 的平面角。
由(2)知,DE ⊥EF ,PD ⊥DB ,设正方形ABCD 的边长为a 则PD=DC=a ,BD=2a ,PB=3a ,PC=2a,DE=21PC=a 22,在Rt △PDBk ,OF=a PB BD PD 36=∙.在Rt △EFD 中,sin ∠EFD=23=DF DE ,∴∠EFD=.3π所以二面角C —PB —D 的大小为.3π 2.(典型例题)下列五个正方体图形中,l 是正方体的一条对角线,点M 、N 、P 分别为其所在棱的中点,能得出l ⊥面MNP 的图形的序号是_________.(写出所有符合要求的图形序号)[考场错解]由于l 在MN 、NP 、MP 所在的面内的射影分别为各面正方形的对角线,由正方形的性质可得l ⊥MN ,l ⊥MP ,l ⊥NP ,∴(1)中l ⊥面MNP ;(2)中l 在下底面的射影与MP 垂直,∴l ⊥MP ,∴l ⊥面MNP ;(3)中取AB 的中点E ,连接ME 、NE ,∵l 在下底面的射影垂直于EN ,∴l ⊥EN ,∴l ⊥面MEN ,∴l ⊥MN ,同理l ⊥MP ,∴l ⊥面MNP ;(4)中l 在面ADD 1A 1上的射影与MP 垂直,∴l ⊥MP ,∴l ⊥面MNP ;(5)中取AA1中点E ,连接ME ,EP ,l 在面ADD 1A 1、面ABB 1A 1内的射影分别与ME ,EP 垂直,∴l ⊥ME ,∴l ⊥面MP ,得l ⊥面MPN ;综合知,本题的答案是(1)、(2)、(3)、(4)、(5)[专家把脉]直线与平面垂直的判定有误,证一条直线与一个面垂直,应该证明这条直线与该平面内的两条相交直线垂直,而错解中只证一条垂直,所以出错。
[对症下药](1)中l 在面ADD 1A 、A 1B 1C 1D 1,内的射影分别为AD 1,B 1D 1,而AD 1⊥MN ,B 1D 1⊥MP ,∴l ⊥MN ,l ⊥MP , ∴l ⊥面MNP ;(2)中若l ⊥MN,则取AA 1的中点E ,连接ME 、NE ,l 在面ADD 1A 1内的射影为AD 1而AD 1⊥ME ,∴l ⊥ME ,结合l ⊥MN ,得l ⊥面MEN ,∴l ⊥NE,这显然不可能,∴l 与MN 不可能垂直,∴l 与面MNP 不垂直;(3)类似(2)的证明,可得l 与面MNP 不垂直;(4)中l ⊥MP 易证,而MN ∥AC ,l ⊥AC ,∴l ⊥MN ,∴l ⊥面MNP ;(5)中取AA1中点E ,连接ME ,PE ,可证得l ⊥面MEP ,∴l ⊥MP ,同理可证l ⊥NP ,∴l ⊥面MNP ,综上知,本题的正答案是(1)、(4)、(5)。
3.(典型例题)如图10-4所示,在正三棱锥A —BCD 中,∠BAC=30°,AB=a ,平行于AD 、BC 的截面EFGH 分别交AB 、BD 、DC 、CA 于E 、F 、G 、H 。
(1)判定四边形EFGH 的形状,并说明理由;(2)设P 是棱AD 上的点,当AP 为何值时,平面PBC ⊥平面EFGH ,请给出证明。
[考场错解](1)∵AD ∥平面EFGH ,又平面ACD ⋂平面EFGH=HG ,∴AD ∥HG ,同理AD ∥EF ,∴EF ∥HG ,同理EH ∥FG ,∴四边形EFGH 为平行四边形;(2)取AD 中点P ,连接BP 、CP ,∵ABCD 为正棱锥,所以BP ⊥AD ,CP ⊥AD ,∴AD ⊥面BCP ,又由(1)知HG ∥AD ,∴HG ⊥面BCP ,∴P 为所求,此时AP=2a . [专家把脉]正三棱锥的性质不熟悉而出错,正三棱锥的相对的棱互相垂直;正三棱锥的三个侧面是等腰三角形不是等边三角形。
[对症下药](1)∵AD ∥面EFGH ,面ACD ⋂面EFGH=HG ,∴AD ∥HG ,同理EF ∥AD ,所以HG ∥EF ,同理EH ∥FG ,∴EFGH 为平行四边形。
又A —BCD 为正三棱锥,∴A 在底面BCD 上的射影O 是△BCD 的中心,∴DO ⊥BC ,根据三垂线定理,AD ⊥BC ,∴HG ⊥EH ,四边形EFGH 为矩形;(2)作CP ⊥AD 于P 点,连接BP ,∵AD ⊥BC ,∴AD ⊥面BCP ,∴HG ∥AD ,∴HG ⊥面BCP ,又HG ⊂面EFGH ,∴面BCP ⊥面EFGH ,在Rt △APC 中,∠CAP=30°,AC=a, ∴AP=a 23. 专家会诊解线面位置关系的题目,首先要熟悉各种位置关系的判定方法及性质,其次解题时应将判定与性质结合起来,多用分析法,如要证a ∥α则过a 作一平面β,使β⋂α=b ,再证a ∥b ;第三要善于转化,如两条羿面直线是否垂直,要用三垂线定理将其转化为两相交直线是否垂直。
线面的位置关系是立体几何的基础,学习时应予以重视。
考场思维训练1 如图10-5 所示的四个正方体图形中,A 、B 为正方体的四个项点,M 、N 、P 分别为其所在棱的中点,能得出AB ∥平面MNP 的图形的序号是____________ .(写出所有符合要求的图形序号)答案:①③ 解析:①中平面MNP//平面AB , ∴AB//平面MNP ;②中取下底面中心O ,MP 的中点C ,连接NO ,NC ,则由已知AB//NO ,AB ■NC .∴AB ■面MNP ;③中AB//MP,∴AB//平面MNP ;④中AB ■面MNP .∴填①③.2 如图,在正三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,AB=AA 1,E 是棱BB 1的中点。
(1)求证:平面A 1EC ⊥平面AA 1C 1C ;答案:连接A 1C 与AC 1交于点F ,则由条件可得EC 1=EA 1,则EF ⊥AC 1,同理EC 1=EA ,则EF ⊥A 1C 所以EF 上平面AA 1C 1C ,而EF ⊂平面A 1EC ,所以平面A 1EC ⊥平面AA 1C 1C.(2)若把平面A 1EC 与平面A 1B 1C 1所成锐二面角为60°时的正三棱柱称为“黄金棱柱”,请判断此三棱柱是否为“黄金棱柱”,并说明理由。
答案:延长CE 交C 1B 1的延长线于点H ,则有C 1B 1=B 1H=A 1R 1,故∠HA 1C 1=90°且∠CA 1H=90°,所以∠CA 1C 为平面A 1EC 与平面A 1B 1C 1所成的锐二面角的平面角,若此棱柱为“黄金棱柱”,则 ∠CA 1=60°, 应有CC 1=113C A 与条件AB=AA 1矛盾.∴此三棱柱不为“黄金棱柱”.(3)设AB=a ,求三棱锥A-A 1EC 的体积。
答案: VA 1-A 1EC=V E -AA 1C=31·EF ·21·AA 1·AC3 已知正三棱锥P-ABC 的三条侧棱两两互相垂直,G 是侧面△PAB 的重心,E 是BC上的一点,且BE=31BC ,F 是PB 上一点, 且PF=31PB ,如图(1)求证:GF ⊥平面PBC ;答案:连接BG 并延长交AP 于M ,由C 为APAB 的重心,则MG=31BM ,又由PF=,∴GF//MP ∵AP ⊥BP,AP ⊥CP .∴AP ⊥平面PBC ,∴GF ⊥平面PBC(2)求证:EF ⊥BC ;答案:在侧面PBC 内作FD//PC 交BC 于D .∵PF=31PB,∴DC=31BC.又BE=31BC,∴DE=31BC.故BE=DE ,E 为BD 的中点,由△PBC 为等腰三角形,得△FBD 也为等腰三角形.∴FB=FD . ∴EF ⊥BC .(3)求证:GE 是异面直线PG 与BC 的公垂线。
答案:∵GF ⊥平面PBC ,且EF ⊥BC ,∴GE ⊥BC ,连PG 交AB 于H ,则GH=31PH ,过C 作GN//AB 交PB 于N ,则BN=31 PB .∵PH ⊥AB ,∴PG ⊥AB ,∴PG ⊥GN .∵BN=31PB ,BE=31BC ,∴NE//PC ,而PC 上平面PAB ,∴NE ⊥平面PAB ,又PG ⊂面PAB ,∴NE ⊥PG ,又PG ⊥GN ,∴PG ⊥平面GEN ,而GEC 平面GEN .∴PG ⊥GE ,又由GE ⊥BC ,∴GE 是异面直线PG 与BC 的公垂线.命题角度 2空间角1.(典型例题)如图10-8,在三棱锥S —ABC 中,△ABC 是边长为4的正三角形,平面SAC⊥平面ABC ,SA=SC=23,M 、N 分别为AB 、SB 的中点。
(1)证明:AC ⊥SB ;(2)求二面角N —CM —B 的大小;(3)求点B 到平面CMN 的距离。
[考场错解] 第(2)问:过N 作NF ⊥CM ,过F 作FE ⊥CM 交BC 于E 点,则∠NFE 为二面角N —CM —B 的平面角。
(此题只做到此处,因为不知E 、F 的位置,∠NFE 等于多少计算不出来)。