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高科文科数学立体几何真题解析

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专题07 立体几何

立体几何的知识是高中数学的主干内容之一,它主要研究简单空间几何体的位置和数量关系.本专题内容分为三部分:一是点、直线、平面之间的位置关系,二是简单空间几何体的结构,三是空间向量与立体几何.在本专题中,我们将首先复习空间点、直线、平面之间

的位置关系,特别是对特殊位置关系(平行与垂直)的研究;其后,我们复习空间几何体的结构,主要是柱体、锥体、台体和球等的性质与运算;最后,我们通过空间向量的工具证明有关线、面位置关系的一些命题,并解决线线、线面、面面的夹角问题.

§7-1 点、直线、平面之间的位置关系

【知识要点】

1.空间直线和平面的位置关系:

(1)空间两条直线:

①有公共点:相交,记作:a∩b=A,其中特殊位置关系:两直线垂直相交.

②无公共点:平行或异面.

平行,记作:a∥b.

异面中特殊位置关系:异面垂直.

(2)空间直线与平面:

①有公共点:直线在平面内或直线与平面相交.

直线在平面内,记作:a?α .

直线与平面相交,记作:a∩α =A,其中特殊位置关系:直线与平面垂直相交.

②无公共点:直线与平面平行,记作:a∥α .

(3)空间两个平面:

①有公共点:相交,记作:α ∩β =l,其中特殊位置关系:两平面垂直相交.

②无公共点:平行,记作:α ∥β .

2.空间作为推理依据的公理和定理:

(1)四个公理与等角定理:

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此平面内.公理2:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面.

公理3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线.

公理4:平行于同一条直线的两条直线互相平行.

定理:空间中如果一个角的两边与另一个角的两边分别平行,那么这两个角相等或互补.

(2)空间中线面平行、垂直的性质与判定定理:

①判定定理:

如果平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,那么该直线与此平面平行.

如果一个平面内的两条相交直线与另一个平面都平行,那么这两个平面平行.

如果一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,那么该直线与此平面垂直.

如果一个平面经过另一个平面的一条垂线,那么这两个平面互相垂直.

②性质定理:

如果一条直线与一个平面平行,那么经过该直线的任一个平面与此平面的交线与该直线平行.

如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的交线相互平行.垂直于同一个平面的两条直线平行.

如果两个平面垂直,那么一个平面内垂直于它们交线的直线与另一个平面垂直. (3)我们把上述判定定理与性质定理进行整理,得到下面的位置关系图:

【复习要求】

1.了解四个公理与等角定理;

2.理解空间中线面平行、垂直的有关性质与判定定理;

3.能运用公理、定理和已获得的结论证明一些空间位置关系的简单命题. 【例题分析】

例1 如图,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E ,F 分别是AB ,AA 1的中点. 求证:(Ⅰ)E 、C 、D 1、F 四点共面;(Ⅱ)CE 、DA 、D 1F 三线共点.

【分析】对于(Ⅰ)中证明“E 、C 、D 1、F 四点共面”,可由这四点连接成两条直线,证明它们平行或相交即可;对于(Ⅱ)中证明“CE 、DA 、D 1F 三线共点”,可证其中两条相交直线的交点位于第三条直线上.

证明:(Ⅰ)连接D 1C 、A 1B 、EF . ∵E ,F 分另是AB ,AA 1的中点,

∴EF ∥A 1B ,,2

1

1B A EF =

又A 1D 1∥BC ,A 1D 1=BC , ∴A 1D 1CB 是平行四边形. ∴A 1B ∥D 1C ,EF ∥D 1C , ∴E 、C 、D 1、F 四点共面. (Ⅱ)由(Ⅰ)得EF ∥CD 1,,2

1

1CD EF =

∴直线CE 与直线D 1F 必相交,记CE ∩ D 1F =P , ∵P ∈D 1F ?平面A 1ADD 1,P ∈CE ?平面ABCD , ∴点P 是平面A 1ADD 1和平面ABCD 的一个公共点. ∵平面A 1ADD 1∩平面ABCD =AD , ∴P ∈AD ,

∴CE 、DA 、D 1F 三线共点.

【评述】1、证明多点共面、多点共线、多线共面的主要依据:

(1)证明多点共面常用公理2及其推论;

(2)证明多点共线常用公理3,即证明点在两个平面内,从而点在这两个平面的交线上; (3)证明多线共面,首先由其中两直线确定平面,再证其余直线在此平面内. 2、证明a ,b ,c 三线交于一点的主要依据:

(1)证明a 与b 相交,c 与b 相交,再证明两交点重合; (2)先证明a 与b 相交于点P ,再证明P ∈c .

例2 在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 是平行四边形,M ,N 分别是AB ,PC 的中点,求证:MN ∥平面P AD .

【分析】要证明“线面平行”,可通过“线线平行”或“面面平行”进行转化;题目中出现了中点的条件,因此可考虑构造(添加)中位线辅助证明.

证明:方法一,取PD 中点E ,连接AE ,NE .

∵底面ABCD 是平行四边形,M ,N 分别是AB ,PC 的中点,

∴MA ∥CD ,.21

CD MA = ∵E 是PD 的中点, ∴NE ∥CD ,.2

1

CD NE =

∴MA ∥NE ,且MA =NE , ∴AENM 是平行四边形, ∴MN ∥AE .

又AE ?平面P AD ,MN ?平面P AD , ∴MN ∥平面P AD .

方法二取CD 中点F ,连接MF ,NF . ∵MF ∥AD ,NF ∥PD , ∴平面MNF ∥平面P AD , ∴MN ∥平面P AD .

【评述】关于直线和平面平行的问题,可归纳如下方法:

111111

【分析】要证明“线线垂直”,可通过“线面垂直”进行转化,因此设法证明A1C垂直于经过BC1的平面即可.

证明:连接AC1.

∵ABC-A1B1C1是直三棱柱,

∴AA1⊥平面ABC,

∴AB⊥AA1.

又AB⊥AC,

∴AB⊥平面A1ACC1,

∴A1C⊥A B.①

又AA1=AC,

∴侧面A1ACC1是正方形,

∴A1C⊥AC1.②

由①,②得A1C⊥平面ABC1,

∴A1C⊥BC1.

【评述】空间中直线和平面垂直关系的论证往往是以“线面垂直”为核心展开的.如本题已知条件中出现的“直三棱柱”及“AB⊥AC”都要将其向“线面垂直”进行转化.例4在三棱锥P-ABC中,平面P AB⊥平面ABC,AB⊥BC,AP⊥PB,求证:平面P AC ⊥平面PBC.

【分析】要证明“面面垂直”,可通过“线面垂直”进行转化,而“线面垂直”又可以通过“线线垂直”进行转化.

证明:

∵平面P AB ⊥平面ABC ,平面P AB ∩平面ABC =AB ,且AB ⊥BC , ∴BC ⊥平面P AB , ∴AP ⊥BC . 又AP ⊥PB ,

∴AP ⊥平面PBC , 又AP ?平面P AC ,

∴平面P AC ⊥平面PBC .

【评述】关于直线和平面垂直的问题,可归纳如下方法:

例5 如图,在斜三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,侧面A 1ABB 1是菱形,且垂直于底面ABC ,∠A 1AB =60°,E ,F 分别是AB 1,BC 的中点.

(Ⅰ)求证:直线EF ∥平面A 1ACC 1;

(Ⅱ)在线段AB 上确定一点G ,使平面EFG ⊥平面ABC ,并给出证明. 证明:(Ⅰ)连接A 1C ,A 1E .

∵侧面A 1ABB 1是菱形, E 是AB 1的中点, ∴E 也是A 1B 的中点,

又F 是BC 的中点,∴EF ∥A 1C .

∵A 1C ?平面A 1ACC 1,EF ?平面A 1ACC 1, ∴直线EF ∥平面A 1ACC 1. (2)解:当

3

1

=GA BG 时,平面EFG ⊥平面ABC ,证明如下: 连接EG ,FG .

∵侧面A 1ABB 1是菱形,且∠A 1AB =60°,∴△A 1AB 是等边三角形. ∵E 是A 1B 的中点,

3

1

=GA BG ,∴EG ⊥AB .

∵平面A 1ABB 1⊥平面ABC ,且平面A 1ABB 1∩平面ABC =AB , ∴EG ⊥平面ABC .

又EG ?平面EFG ,∴平面EFG ⊥平面ABC .

练习7-1

一、选择题:

1.已知m ,n 是两条不同直线,α ,β ,γ 是三个不同平面,下列命题中正确的是( ) (A)若m ∥α ,n ∥α ,则m ∥n (B)若m ⊥α ,n ⊥α ,则m ∥n (C)若α ⊥γ ,β ⊥γ ,则α ∥β (D)若m ∥α ,m ∥β ,则α ∥β 2.已知直线m ,n 和平面α ,β ,且m ⊥n ,m ⊥α ,α ⊥β ,则( ) (A)n ⊥β (B)n ∥β ,或n ?β (C)n ⊥α (D)n ∥α ,或n ?α

3.设a ,b 是两条直线,α 、β 是两个平面,则a ⊥b 的一个充分条件是( ) (A)a ⊥α ,b ∥β ,α ⊥β (B)a ⊥α ,b ⊥β ,α ∥β (C)a ?α ,b ⊥β ,α ∥β (D)a ?α ,b ∥β ,α ⊥β 4.设直线m 与平面α 相交但不垂直,则下列说法中正确的是( ) (A)在平面α 内有且只有一条直线与直线m 垂直 (B)过直线m 有且只有一个平面与平面α 垂直 (C)与直线m 垂直的直线不可能与平面α 平行 (D)与直线m 平行的平面不可能与平面α 垂直 二、填空题:

5.在三棱锥P -ABC 中,6==PB PA ,平面P AB ⊥平面ABC ,P A ⊥PB ,AB ⊥BC ,∠BAC =30°,则PC =______.

6.在直四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1中,当底面ABCD 满足条件______时,有A 1C ⊥B 1D 1.(只要求写出一种条件即可)

7.设α ,β 是两个不同的平面,m ,n 是平面α ,β 之外的两条不同直线,给出四个论断: ①m ⊥n ②α ⊥β ③n ⊥β ④m ⊥α

以其中三个论断作为条件,余下的一个论断作为结论,写出正确的一个命题______. 8.已知平面α ⊥平面β ,α ∩β =l ,点A ∈α ,A ?l ,直线AB ∥l ,直线AC ⊥l ,直线m ∥α ,m ∥β ,给出下列四种位置:①AB ∥m ;②AC ⊥m ;③AB ∥β ;④AC ⊥β , 上述四种位置关系中,不一定成立的结论的序号是______. 三、解答题:

9.如图,三棱锥P -ABC 的三个侧面均为边长是1的等边三角形,M ,N 分别为P A ,BC 的中点.

(Ⅰ)求MN 的长;

(Ⅱ)求证:P A ⊥BC .

10.如图,在四面体ABCD 中,CB =CD ,AD ⊥BD ,且E 、F 分别是AB 、BD 的中点.求

证:

(Ⅰ)直线EF ∥平面ACD ; (Ⅱ)平面EFC ⊥平面BCD .

11.如图,平面ABEF ⊥平面ABCD ,四边形ABEF 与ABCD 都是直角梯形,∠BAD =∠F AB

=90°,BC ∥AD ,AF BE AF BE AD BC 2

1

,//,21==

G ,H 分别为F A ,FD 的中点.

(Ⅰ)证明:四边形BCHG 是平行四边形;

(Ⅱ)C ,D ,F ,E 四点是否共面?为什么?

(Ⅲ)设AB =BE ,证明:平面ADE ⊥平面CDE .

§7-2空间几何体的结构

【知识要点】

1.简单空间几何体的基本概念:

(1)

(2)特殊的四棱柱:

(1)平行投影:

①概念:如图,已知图形F,直线l与平面α 相交,过F上任意一点M作直线MM1平行于l,交平面α 于点M1,则点M1叫做点M在平面α 内关于直线l的平行投影.如果图形F上的所有点在平面α 内关于直线l的平行投影构成图形F1,则F1叫图形F在α 内关于直线l的平行投影.平面α 叫投射面,直线l叫投射线.

②平行投影的性质:

性质1.直线或线段的平行投影仍是直线或线段; 性质2.平行直线的平行投影是平行或重合的直线;

性质3.平行于投射面的线段,它的投影与这条线段平行且等长; 性质4.与投射面平行的平面图形,它的投影与这个图形全等;

性质5.在同一直线或平行直线上,两条线段平行投影的比等于这两条线段的比. (2)直观图:斜二侧画法画简单空间图形的直观图. (3)三视图:

①正投影:在平行投影中,如果投射线与投射面垂直,这样的平行投影叫做正投影. ②三视图:选取三个两两垂直的平面作为投射面.若投射面水平放置,叫做水平投射面,投射到这个平面内的图形叫做俯视图;若投射面放置在正前方,叫做直立投射面,投射到这个平面内的图形叫做主视图;和直立、水平两个投射面都垂直的投射面叫做侧立投射面,投射到这个平面内的图形叫做左视图.

将空间图形向这三个平面做正投影,然后把三个投影按右图所示的布局放在一个水平面内,这样构成的图形叫空间图形的三视图.

③画三视图的基本原则是“主左一样高,主俯一样长,俯左一样宽”. 4.简单几何体的表面积与体积: (1)柱体、锥体、台体和球的表面积:

①S 直棱柱侧面积=ch ,其中c 为底面多边形的周长,h 为直棱柱的高.

②'=

ch S 21

正棱锥形面积,其中c 为底面多边形的周长,h '为正棱锥的斜高. ③''+=h c c S )(2

1

正棱台侧面积,其中c ',c 分别是棱台的上、下底面周长,h '为正棱台

的斜高.

④S 圆柱侧面积=2πRh ,其中R 是圆柱的底面半径,h 是圆柱的高. ⑤S 圆锥侧面积=πRl ,其中R 是圆锥的底面半径,l 是圆锥的母线长. ⑥S 球=4πR 2,其中R 是球的半径. (2)柱体、锥体、台体和球的体积:

①V 柱体=Sh ,其中S 是柱体的底面积,h 是柱体的高.

②Sh V 31

=锥体,其中S 是锥体的底面积,h 是锥体的高. ③)(3

1

'+'+=S SS S h V 台体,其中S '

,S 分别是台体的上、下底面的面积,h 为台体的高. ④3

π3

4R V =

球,其中R 是球的半径.

【复习要求】

1.了解柱、锥、台、球及其简单组合体的结构特征;

2.会画出简单几何体的三视图,会用斜二侧法画简单空间图形的直观图; 3.理解球、棱柱、棱锥、台的表面积与体积的计算公式. 【例题分析】

例1 如图,正三棱锥P -ABC 的底面边长为a ,侧棱长为b .

(Ⅰ)证明:P A ⊥BC ;

(Ⅱ)求三棱锥P -ABC 的表面积; (Ⅲ)求三棱锥P -ABC 的体积.

【分析】对于(Ⅰ)只要证明BC (P A )垂直于经过P A (BC )的平面即可;对于(Ⅱ)则要根据正三棱锥的基本性质进行求解.

证明:(Ⅰ)取BC 中点D ,连接AD ,PD . ∵P -ABC 是正三棱锥,

∴△ABC 是正三角形,三个侧面P AB ,PBC ,P AC 是全等的等腰三角形. ∵D 是BC 的中点,∴BC ⊥AD ,且BC ⊥PD , ∴BC ⊥平面P AD ,∴P A ⊥BC .

(Ⅱ)解:在Rt △PBD 中,,42

1

2222a b BD PB PD -=

-= ∴.44

2122a b a PD BC S PBC -==

?? ∵三个侧面P AB ,PBC ,P AC 是全等的等腰三角形, ∴三棱锥P -ABC 的侧面积是

.44

322a b a

- ∴△ABC 是边长为a 的正三角形,∴三棱锥P -ABC 的底面积是,432

a

∴三棱锥P -ABC 的表面积为?-+=-+)312(4

34434322222a b a a

a b a a (Ⅲ)解:过点P 作PO ⊥平面ABC 于点O ,则点O 是正△ABC 的中心, ∴,6

3233131a

a AD OD =?==

在Rt △POD 中,,33

3

2222a b OD PD PO -=

-=

∴三棱锥P -ABC 的体积为.312333433

12222

22a b a a b a -=-?? 【评述】1、解决此问题要求同学们熟悉正棱锥中的几个直角三角形,如本题中的Rt

△POD ,其中含有棱锥的高PO ;如Rt △PBD ,其中含有侧面三角形的高PD ,即正棱锥的斜高;如果连接OC ,则在Rt △POC 中含有侧棱.熟练运用这几个直角三角形,对解决正棱锥的有关问题很有帮助.

例2 如图,正三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,E 是AC 的中点.

(Ⅰ)求证:平面BEC 1⊥平面ACC 1A 1;(Ⅱ)求证:AB 1∥平面BEC 1. 【分析】本题给出的三棱柱不是直立形式的直观图,这种情况下对空间想象能力提出了更高的要求,可以根据几何体自身的性质,适当添加辅助线帮助思考.

证明:(Ⅰ)∵ABC -A 1B 1C 1是正三棱柱,∴AA 1⊥平面ABC , ∴BE ⊥AA 1.

∵△ABC 是正三角形,E 是AC 的中点,∴BE ⊥AC ,∴BE ⊥平面ACC 1A 1,又BE ?平面BEC 1,

∴平面BEC 1⊥平面ACC 1A 1.

(Ⅱ)证明:连接B 1C ,设BC 1∩B 1C =D .

∵BCC 1B 1是矩形,D 是B 1C 的中点, ∴DE ∥AB 1. 又DE ?平面BEC 1,AB 1?平面BEC 1, ∴AB 1∥平面BEC 1.

例3 在四棱锥P -ABCD 中,平面P AD ⊥平面ABCD ,AB ∥DC ,△P AD 是等边三角形,已知BD =2AD =8,542==DC AB .

(Ⅰ)设M 是PC 上的一点,证明:平面MBD ⊥平面P AD ; (Ⅱ)求四棱锥P -ABCD 的体积.

【分析】本题中的数量关系较多,可考虑从“算”的角度入手分析,如从M 是PC 上的动点分析知,MB ,MD 随点M 的变动而运动,因此可考虑平面MBD 内“不动”的直线BD 是否垂直平面P AD .

证明:(Ⅰ)在△ABD 中,

由于AD =4,BD =8,54=AB ,

所以AD 2+BD 2=AB 2. 故AD ⊥BD .

又平面P AD ⊥平面ABCD ,平面P AD ∩平面ABCD =AD ,BD ?平面ABCD , 所以BD ⊥平面P AD ,

又BD ?平面MBD ,故平面MBD ⊥平面P AD . (Ⅱ)解:过P 作PO ⊥AD 交AD 于O ,

由于平面P AD ⊥平面ABCD ,所以PO ⊥平面ABCD . 因此PO 为四棱锥P -ABCD 的高,

又△P AD 是边长为4的等边三角形.因此.3242

3

=?=PO 在底面四边形ABCD 中,AB ∥DC ,AB =2DC ,

所以四边形ABCD 是梯形,在Rt △ADB 中,斜边AB 边上的高为55

85

484=?,即为梯形ABCD 的高,

所以四边形ABCD 的面积为.2455

82

5452=?+=

S 故

.31632243

1

=??=-ABCD P V

例4 如下的三个图中,上面的是一个长方体截去一个角所得多面体的直观图.它的主视图和左视图在下面画出(单位:cm)

(Ⅰ)画出该多面体的俯视图;

(Ⅱ)按照给出的尺寸,求该多面体的体积; (Ⅲ)在所给直观图中连结BC ',证明:BC '∥平面EFG .

【分析】画三视图的基本原则是“主左一样高,主俯一样长,俯左一样宽”,根据此原则及相关数据可以画出三视图.

证明:(Ⅰ)该几何体三视图如下图:

(Ⅱ)所求多面体体积).cm (3

284

2)2221(316442=????-??=-=正三棱锥长方体V V V (Ⅲ)证明:在长方体ABCD -A'B'C'D'中,连结AD',则AD'∥BC'. 因为E ,G 分别为AA',A'D'中点, 所以AD'∥EG ,

从而EG ∥BC '.又BC'?平面EFG , 所以BC'∥平面EFG .

例5 有两个相同的直三棱柱,底面三角形的三边长分别是3a ,4a ,5a ,高为

a

2

,其中a >0.用它们拼成一个三棱柱或四棱柱,在所有可能的情形中,表面积最小的一个是四棱柱,求a 的取值范围.

解:直三棱柱ABC -A 1B 1C 1的三个侧面的面积分别是6,8,10,底面积是6a 2,因此每个三棱柱的表面积均是2×6a 2+6+8+10=12a 2+24.

情形①:将两个直三棱柱的底面重合拼在一起,只能拼成三棱柱,其表面积为:

2×(12a 2+24)-2×6a 2=12a 2+48.

情形②:将两个直三棱柱的侧面ABB 1A 1重合拼在一起,结果可能拼成三棱柱,也可能拼成四棱柱,但表面积一定是:2×(12a 2+24)-2×8=24a 2+32.

情形③:将两个直三棱柱的侧面ACC 1A 1重合拼在一起,结果可能拼成三棱柱,也可能拼成四棱柱,但表面积一定是:2×(12a 2+24)-2×6=24a 2+36.

情形④:将两个直三棱柱的侧面BCC 1B 1重合拼在一起,只能拼成四棱柱,其表面积为:2×(12a 2+24)-2×10=24a 2+28

在以上四种情形中,②、③的结果都比④大,所以表面积最小的情形只能在①、④中产生.

依题意“表面积最小的一个是四棱柱”,得24a 2+28<12a 2+48,解得,3

5

2

15,

0( 例6 在棱长为a 的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E ,F 分别是BB 1,CD 的中点,求三棱锥F -A 1ED 1的体积.

【分析】计算三棱锥F -A 1ED 1的体积时,需要确定锥体的高,即点F 到平面A 1ED 1的距离,直接求解比较困难.利用等积的方法,调换顶点与底面的方式,如111

1

EFD A ED A F V V --=,

也不易计算,因此可以考虑使用等价转化的方法求解.

解法1:取AB 中点G ,连接FG ,EG ,A 1G . ∵GF ∥AD ∥A 1D 1,∴GF ∥平面A 1ED 1,

∴F 到平面A 1ED 1的距离等于点G 到平面A 1ED 1的距离.

∴.8

183313132111111111a a a D A S V V V EG A EG A D ED A G ED A F =??==

==??---

解法2:取CC 1中点H ,连接F A 1,FD 1,FH ,

FC 1,D 1H ,并记FC 1∩D 1H =K .

∵A 1D 1∥EH , A 1D 1=EH ,∴A 1,D 1,H ,E 四点共面.

∵A 1D 1⊥平面C 1CDD 1,∴FC ⊥A 1D 1.

又由平面几何知识可得FC 1⊥D 1H ,∴FC ⊥平面A 1D 1HE . ∴FK 的长度是点F 到平面A 1D 1HE (A 1ED 1)的距离. 容易求得.8

11053453131,10533

21111a a a FK S V a FK ED A ED A F =??===

?∴?- 练习7-2

一、选择题:

1.将棱长为2的正方体木块削成一个体积最大的球,则这个球的表面积为( ) (A)2π (B)4π (C)8π (D)16π

2.如图是一个几何体的三视图,根据图中数据,可得该几何体的表面积是( )

(A)9π (B)10π (C)11π (D)12π

3.有一种圆柱体形状的笔筒,底面半径为4 cm ,高为12 cm .现要为100个这种相同规格的笔筒涂色(笔筒内外均要涂色,笔筒厚度忽略不计).如果所用涂料每0.5 kg 可以涂1 m 2,那么为这批笔筒涂色约需涂料( ) (A)1.23 kg (B)1.76 kg (C)2.46 kg (D)3.52 kg 4.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

二、填空题:

5.如图,正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的每条棱长均为2,E 、F 分别是BC 、A 1C 1的中点,则EF 的长等于______.

6.将边长为1的正方形ABCD 沿对角线AC 折起,使得BD =1,则三棱锥D -ABC 的体积是______.

7.一个六棱柱的底面是正六边形,其侧棱垂直底面.已知该六棱柱的顶点都在同一个球面上,且该六棱柱的高为3,底面周长为3,则这个球的体积为______.

8.平面内的一个四边形为平行四边形的充要条件有多个,如两组对边分别平行,类似地,写出空间中的一个四棱柱为平行六面体的两个充要条件:

充要条件①:_______________________________________________________________;

充要条件②:_______________________________________________________________.(写出你认为正确的两个充要条件)

三、解答题:

9.如图,在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,E是DD1的中点.

(Ⅰ)求证:BD1∥平面ACE;

(Ⅱ)求证:平面ACE⊥平面B1BDD1.

10.已知某几何体的俯视图是如图所示的矩形,正视图(或称主视图)是一个底边长为8、高为4的等腰三角形,侧视图(或称左视图)是一个底边长为6、高为4的等腰三角形.

(Ⅰ)求该几何体的体积V;

(Ⅱ)求该几何体的侧面积S.

11.如图,已知ABCD-A1B1C1D1是棱长为3的正方体,点E在AA1上,点F在CC1上,且AE=FC1=1.

(Ⅰ)求证:E,B,F,D1四点共面;

(Ⅱ)若点G 在BC 上,3

2

=BG ,点M 在BB 1上,GM ⊥BF ,求证:EM ⊥面BCC 1B 1.

习题7

一、选择题:

1.关于空间两条直线a 、b 和平面α ,下列命题正确的是( ) (A)若a ∥b ,b ?α ,则a ∥α (B)若a ∥α ,b ?α ,则a ∥b (C)若a ∥α ,b ∥α ,则a ∥b (D)若a ⊥α ,b ⊥α ,则a ∥b 2.正四棱锥的侧棱长为23,底面边长为2,则该棱锥的体积为( ) (A)8

(B)

3

8

(C)6 (D)2

3.已知正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的侧棱长与底面边长相等,则直线AB 1与侧面ACC 1A 1所成角的正弦值等于( ) (A)

4

6 (B)

4

10 (C)

2

2 (D)

2

3 4.已知某个几何体的三视图如下,根据图中标出的尺寸(单位:cm),可得这个几何 体的体积是( )

(A)

3

cm 3

4000 (B)

3

cm 3

8000 (C)2000cm 3 (D)4000cm 3

5.若三棱柱的一个侧面是边长为2的正方形,另外两个侧面都是有一个内角为60° 的菱形,则该棱柱的体积等于( ) (A)2 (B)22 (C)23 (D)24

二、填空题:

6.已知正方体的内切球的体积是π34,则这个正方体的体积是______.

7.若正四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1的底面边长为1,AB 1与底面ABCD 成60°角,则直线AB 1

和BC 1所成角的余弦值是______. 8.若三棱锥的三条侧棱两两垂直,且侧棱长均为3,则其外接球的表面积是______.

9.连结球面上两点的线段称为球的弦.半径为4的球的两条弦AB 、CD 的长度分别等于

3472、,每条弦的两端都在球面上运动,则两弦中点之间距离的最大值为______.

10.已知AABC 是等腰直角三角形,AB =AC =a ,AD 是斜边BC 上的高,以AD 为折痕使∠BDC 成直角.在折起后形成的三棱锥A -BCD 中,有如下三个结论: ①直线AD ⊥平面BCD ; ②侧面ABC 是等边三角形;

③三棱锥A -BCD 的体积是

.24

23a 其中正确结论的序号是____________.(写出全部正确结论的序号) 三、解答题:

11.如图,正三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,D 是BC 的中点,AB =AA 1.

(Ⅰ)求证:AD ⊥B 1D ;

(Ⅱ)求证:A 1C ∥平面A 1BD ;

(Ⅲ)求二面角B -AB 1-D 平面角的余弦值.

12.如图,三棱锥P -ABC 中,P A ⊥AB ,P A ⊥AC ,AB ⊥AC ,P A =AC =2,AB =1,M 为

PC 的中点.

(Ⅰ)求证:平面PCB ⊥平面MAB ; (Ⅱ)求三棱锥P -ABC 的表面积.

13.如图,在直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,∠ABC =90°,AB =BC =AA 1=2,M 、N 分别是

A 1C 1、BC 1的中点.

(Ⅰ)求证:BC 1⊥平面A 1B 1C ; (Ⅱ)求证:MN ∥平面A 1ABB 1; (Ⅲ)求三棱锥M -BC 1B 1的体积. 14.在四棱锥S -ABCD 中,底面ABCD 为矩形,SD ⊥底面ABCD ,2=

AD ,DC =SD

=2.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 的平面角的余弦值.

全国高考文科数学立体几何综合题型汇总

新课标立体几何常考证明题汇总 1、已知四边形ABCD 是空间四边形,,,,E F G H 分别是边,,,AB BC CD DA 的中点 (1) 求证:EFGH 是平行四边形 (2) 若 BD=AC=2,EG=2。求异面直线AC 、BD 所成的角和EG 、BD 所成的角。 证明:在ABD ?中,∵,E H 分别是,AB AD 的中点∴1 //,2 EH BD EH BD = 同理,1 //,2 FG BD FG BD =∴//,EH FG EH FG =∴四边形EFGH 是平行四边形。 (2) 90° 30 ° 考点:证平行(利用三角形中位线),异面直线所成的角 2、如图,已知空间四边形ABCD 中,,BC AC AD BD ==,E 是AB 的中点。 求证:(1)⊥AB 平面CDE; (2)平面CDE ⊥平面ABC 。 证明:(1)BC AC CE AB AE BE =??⊥?=? 同理, AD BD DE AB AE BE =? ?⊥?=? 又∵CE DE E ?= ∴AB ⊥平面CDE (2)由(1)有AB ⊥平面CDE 又∵AB ?平面ABC , ∴平面CDE ⊥平面ABC 考点:线面垂直,面面垂直的判定 A H G F E D C B A E D B C

3、如图,在正方体1111ABCD A B C D -中,E 是1AA 的中点, 求证: 1//A C 平面BDE 。 证明:连接AC 交BD 于O ,连接EO , ∵E 为1AA 的中点,O 为AC 的中点 ∴EO 为三角形1A AC 的中位线 ∴1//EO AC 又EO 在平面BDE 内,1A C 在平面BDE 外 ∴1//A C 平面BDE 。 考点:线面平行的判定 4、已知ABC ?中90ACB ∠=o ,SA ⊥面ABC ,AD SC ⊥,求证:AD ⊥面SBC . 证明:90ACB ∠=∵° BC AC ∴⊥ 又SA ⊥面ABC SA BC ∴⊥ BC ∴⊥面SAC BC AD ∴⊥ 又,SC AD SC BC C ⊥?=AD ∴⊥面SBC 考点:线面垂直的判定 5、已知正方体1111ABCD A B C D -,O 是底ABCD 对角线的交点. 求证:(1) C 1O ∥面11AB D ;(2)1 AC ⊥面11AB D . 证明:(1)连结11A C ,设 11111 A C B D O ?=,连结1AO ∵ 1111ABCD A B C D -是正方体 11A ACC ∴是平行四边形 ∴A 1C 1∥AC 且 11A C AC = 又1,O O 分别是11,A C AC 的中点,∴O 1C 1∥AO 且11O C AO = 11AOC O ∴是平行四边形 111,C O AO AO ∴? ∥面11AB D ,1C O ?面11AB D ∴C 1O ∥面11AB D (2)1CC ⊥Q 面1111A B C D 11!CC B D ∴⊥ 又 1111 A C B D ⊥∵, 1111B D A C C ∴⊥面 1 11AC B D ⊥即 同理可证 11 A C AD ⊥, 又 1111 D B AD D ?= ∴1A C ⊥面11AB D 考点:线面平行的判定(利用平行四边形),线面垂直的判定 A E D 1 C B 1 D C B A S D C B A D 1O D B A C 1 B 1 A 1 C

高中数学(文科)立体几何知识点总结

l立体几何知识点整理(文科)l // m l //m m 直线和平面的三种位置关系:一.αl 1. 线面平行 方法二:用面面平行实现。l//l //αl符号表示: 2. 线面相交βl lαAα方法三:用平面法向量实现。符号表示:

n 为平若面线在面内3. 的一个法向量,ln n l ll //且。,则l αα符号表示: 二.平行关系:线线平行:1.方法一:用线面平行实现。3. 面面平行:l mβl //l方法一:用线线平行实现。l'l // ml m'αl // l 'm m // m'm//且相交l , m且相交l ' , m'方法二:用面面平行实现。//l βl // mlγm m α方法二:用线面平行实现。 方法三:用线面垂直实现。 l // l, m l // m //m //若。,则l l , m且相交mβ方法四:用向量方法:m l l // m。若向量和向量共线且l、m不重合,则α 2.线面平行: 方法一:用线线平行实现。1/11

l C A方法三:用向量方法: Bα l m l m ,则的数量积为和向量若向量0。三.垂直关系:

夹角问题。三.线面垂直:1.异面直线所成的角:一)(方法一:用线线垂直实现。(0 ,90 ]范围:(1) ACl ABl 求法:(2)P n l ABAC A方法一:定义法。AθO AC, ABα:平移,使它们相交,找到夹角。步骤1 方法二:用面面垂直实现。)常用到余弦定理步骤2:解三角形求出角。( 余弦定理:βl lm a c222c ab l m, l m cosθ2ab bα )计算结果可能是其补角( 面面垂直:2.方法二:向量法。转化为向量 方法一:用线面垂直实现。 C的夹角βl lθl:)(计算结果可能是其补角 BA AB ACαcos AB AC方法二:计算所成二面角为直角。 线面角)(二线线垂直:3. 上任取一点(1) 定义:直线l ,作(交点除外)P方法一:用线面垂直实现。 内,则连结AO AO 为斜线PA 在面于O,PO l l m PAO 图中(与面)为直线l l所成的角。的射影,m

高中文科数学立体几何知识点(大题)

高考立体几何中直线、平面之间的位置关系知识点总结(文科) 一.平行问题 (一) 线线平行: 方法一:常用初中方法(1中位线定理;2平行四边形定理;3三角形中对应边成比例;4同位角、内错角、同旁内角) 方法二:1线面平行?线线平行 m l m l l ////??? ???=??βαβα 方法三:2面面平行?线线平行 m l m l ////??????=?=?βγαγβα 方法四:3线面垂直 ?线线平行 若αα⊥⊥m l ,,则m l //。 (二) 线面平行: 方法一:4线线平行?线面平行 ααα////l l m m l ??? ????? 方法二:5面面平行?线面平行 αββα////l l ????? (三) 面面平行:6方法一:线线平 行?面面平行 βααβ//',','//' //??? ???????且相交且相交m l m l m m l l 方法二:7线面平行?面面平行 βαβαα//,////??? ???=?A m l m l m l I , 方法三:8线面垂直?面面平行 βαβα面面面面//?? ??⊥⊥l l l

二.垂直问题:(一)线线垂直 方法一:常用初中的方法(1勾股定理的逆定理;2三线合一 ;3直径所对的圆周角为直角;4菱形的对角线互相垂直。) 方法二:9线面垂直?线线垂直 m l m l ⊥?????⊥αα (二)线面垂直:10方法一:线线垂直?线面垂直 α α⊥??? ? ???? ?=?⊥⊥l AB AC A AB AC AB l AC l , 方法二:11面面垂直?线面垂直 αββαβα⊥???????⊥=?⊥l l m l m , (面) 面面垂直: 方法一:12线面垂直?面面垂直 βαβα⊥???? ?⊥l l 三、夹角问题:异面直线所成的角: (一) 范围:]90,0(?? (二)求法:方法一:定义法。 步骤1:平移,使它们相交,找到夹角。 步骤2:解三角形求出角。(计算结果可能是其补角) 线面角:直线PA 与平面α所成角为θ,如下图 求法:就是放到三角形中解三角形 四、距离问题:点到面的距离求法 1、直接求, 2、等体积法(换顶点)

高中数学《立体几何(文科)》练习题

高中数学《立体几何》练习题 1.用斜二测画法画出长为6,宽为4的矩形水平放置的直观图,则该直观图面积为 ( ) A.12 B.24 C.62 D.122 2.设,m n 是不同的直线,,αβ是不同的平面,下列命题中正确的是 ( ) A .若//,,m n m n αβ⊥⊥,则αβ⊥ B .若//,,m n m n αβ⊥⊥,则//αβ C .若//,,//m n m n αβ⊥,则α⊥β D .若//,,//m n m n αβ⊥,则//αβ 3.如图,棱长为1的正方体1111D C B A ABCD -中,P 为线段B A 1上的动点,则下列结论错误.. 的是 A .P D DC 11⊥ B .平面⊥P A D 11平面AP A 1 C .1AP D ∠的最大值为090 D .1PD AP +的最小值为22+ 4.一个几何体的三视图如图所示(单位:m),则该几何体的体积为______m 3. 5.若某几何体的三视图如图所示,则此几何体的体积等于 . 6.如图是一个几何体的三视图,则该几何体的体积是____________

7.如图,一个盛满水的三棱锥容器,不久发现三条侧棱上各有一个小洞F E D ,,,且知 1:2:::===FS CF EB SE DA SD ,若仍用这个容器盛水,则最多可盛水的体积是原来的 . 8.如图,四边形ABCD 为正方形,QA ⊥平面ABCD ,PD ∥QA ,QA =AB = 12 PD. (1)证明:PQ ⊥平面DCQ ; (2)求棱锥Q -ABCD 的体积与棱锥P -DCQ 的体积的比值.[来 9.如图所示的多面体中,ABCD 是菱形,BDEF 是矩形,ED ⊥面ABCD ,3 BAD π ∠=. (1)求证://BCF AED 平面平面. (2)若,BF BD a A BDEF ==-求四棱锥的体积。 10.在四棱锥ABCD P -中,底面ABCD 为矩形,ABCD PD 底面⊥,1=AB ,2=BC ,3=PD ,F G 、分别为CD AP 、的中点. (1) 求证:PC AD ⊥; (2) 求证://FG 平面BCP ; S F C B A D E

(完整版)2019年高考试题汇编文科数学--立体几何

(2019全国1文)16.已知90ACB ∠=?,P 为平面ABC 外一点,2PC =,点P 到ACB ∠两边,AC BC 的距离均为3,那么P 到平面ABC 的距离为 . 答案: 2 解答: 如图,过P 点做平面ABC 的垂线段,垂足为O ,则PO 的长度即为所求,再做,PE CB PF CA ⊥⊥,由线面的垂直判定及性质定理可得出,OE CB OF CA ⊥⊥,在Rt PCF ?中,由2,3PC PF ==,可得出1CF =,同理在Rt PCE ?中可得出1CE =,结合90ACB ∠=?,,OE CB OF CA ⊥⊥可得出1OE OF ==,2OC =,222PO PC OC =-= (2019全国1文)19.如图直四棱柱1111ABCD A B C D -的底面是菱形,14,2AA AB ==,60BAD ∠=o , ,,E M N 分别是11,,BC BB A D 的中点. (1)证明://MN 平面1C DE (2)求点C 到平面1C DE 的距离. 答案: 见解析 解答: (1)连结1111,AC B D 相交于点G ,再过点M 作1//MH C E 交11B C 于点H ,再连结GH ,NG . Q ,,E M N 分别是11,,BC BB A D 的中点. 于是可得到1//NG C D ,//GH DE , 于是得到平面//NGHM 平面1C DE , 由MN ?Q 平面NGHM ,于是得到//MN 平面1C DE

(2)E Q 为BC 中点,ABCD 为菱形且60BAD ∠=o DE BC ∴⊥,又1111ABCD A B C D -Q 为直四棱柱,1DE CC ∴⊥ 1DE C E ∴⊥,又12,4AB AA ==Q , 1DE C E ∴=,设点C 到平面1C DE 的距离为h 由11C C DE C DCE V V --=得 1111 143232 h ?=?? 解得h = 所以点C 到平面1C DE (2019全国2文)7. 设,αβ为两个平面,则//αβ的充要条件是( ) A. α内有无数条直线与β平行 B. α内有两条相交直线与β平行 C. ,αβ平行于同一条直线 D. ,αβ垂直于同一平面 答案:B 解析: 根据面面平行的判定定理易得答案. (2019全国2文)16.中国有悠久的金石文化,印信是金石文化的代表之一.印信的形状多为长方体、正方体或圆柱体,但南北朝时期的官员独孤信的印信形状是“半正多面体”(图1).半正多面体是由两种或两种以上的正多边形围成的多面体.半正多面体体现了数学的对称美.图2是一个棱数为48的半正多面体,它的所有顶点都在同一个正方体的表面上,且此正方体的棱长为1.则该半正多面体共有 个面,其棱长为 .(本题第一空2分,第二空3分.)

高考文科数学 立体几何大题-知识点、考点及解题方法

立体几何大题题型及解题方法 立体几何大题一般考以下五个方面: 一、平行位置关系的证明 1、证明线面平行(重点) 解题方法:(1)线面平行判定定理;(2)面面平行的性质定理。 2、证明面面平行 解题方法:(1)面面平行的判定定理;(2)面面平行判定定理的推论;(3)垂直于同一直线的两平面平行;(4)平行平面的传递性。 3、平行位置关系的探索 (1)对命题条件的探索;(2)对命题结论的探索;(3)通过翻折来探索。 二、垂直位置关系的证明 1、证明线线垂直 解题方法: 2、证明线面垂直(重点) 解题方法: 3、证明面面垂直 4、垂直位置关系的探索 (1)对命题条件的探索;(2)对命题结论的探索;(3)通过翻折来探索。 三、求空间距离

1、点到平面的距离 解题方法: 2、空间线段长 解题方法:(1)解三角形法;(2)列方程法。 四、求几何体体积 五、求空间角 1、异面直线所成的角 2、直线与平面所成的角 考点一:如何判断空间中点、线、面的位置关系(排除法)

考点二:平行位置关系的证明 证明题一般的解题步骤: 一、根据题目的问题,确定要证明什么;根据题目的条件,确定用什么证明方法, 如果无法确定,则要通过逆向思维来分析题目; 二、看题目是否需要作辅助线(创造条件),证明平行位置问题一般作的辅助线是连等 分点,特别是中点; 三、根据确定的证明方法,看该方法需要多少个条件,然后看题目给的条件通过什 么方式给,如果是间接条件则需要推理证明得出,如果是直接条件或隐含条件则直接罗列; 四、准备好条件后,再次检查条件是否都满足,是否都罗列了,最后得出结论; 五、规范书写答案过程:一般过程为1、作辅助线;2、准备间接条件;3、罗列直接

山东高考文科数学立体几何大题及答案汇编

2008年-2014年山东高考文科数学立体几何大题及答案 (08年)如图,在四棱锥P ABCD -中,平面PAD ⊥平面ABCD ,AB DC ∥,PAD △是等边三角形,已知28BD AD ==,245AB DC == (Ⅰ)设M 是PC 上的一点,证明:平面MBD ⊥平面PAD ; (Ⅱ)求四棱锥P ABCD -的体积. (09年)如图,在直四棱柱ABCD-A 1B 1C 1D 1中,底面ABCD 为等腰梯形,AB 11111 (10年)(本小题满分12分) 在如图所示的几何体中,四边形ABCD 是正方形,MA ⊥平面ABCD ,//PD MA ,E 、G 、F 分别为MB 、PB 、PC 的中点,且2AD PD MA ==. (I )求证:平面EFG ⊥平面PDC ; (II )求三棱锥P MAB -与四棱锥P ABCD -的体积之比. (11年)(本小题满分12分) 如图,在四棱台 1111 ABCD A B C D -中, 1D D ABCD ⊥平面,底面 ABCD 是平行四边形, 112,,60AB AD AD A B BAD ==∠= (Ⅰ)证明:1AA BD ⊥; (Ⅱ)证明:11//CC A BD 平面. A B C M P D E A B C F E1 A1 B1 C1 D1 D D B1 D1 C1 C B A A1

(12年) (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 . (13年)(本小题满分12分) 如图,四棱锥P —ABCD 中,AB ⊥AC , AB ⊥PA ,AB ∥CD ,AB=2CD ,E ,F ,G , M ,N 分别为PB ,AB ,BC ,PD ,PC 的中点。 (Ⅰ)求证,CE ∥平面PAD; (Ⅱ)求证,平面EFG ⊥平面EMN 。 (14年)(本小题满分12分) 如图,四棱锥P ABCD -中,,//,BC AD PCD AP 平面⊥AD BC AB 2 1 = =,F E ,分别为线段PC AD ,的中点。 (Ⅰ)求证:BEF AP 平面// (Ⅱ)求证:PAC BE 平面⊥ P A C D E

高中文科数学立体几何知识点总结材料

立体几何知识点整理(文科) 一. 直线和平面的三种位置关系: 1. 线面平行 l 符号表示: 2. 线面相交 符号表示: 3. 线在面内 符号表示: 二.平行关系: 1.线线平行: 方法一:用线面平行实现。 m l m l l // // ? ? ? ? ? ? = ? ? β α β α 方法二:用面面平行实现。 m l m l// // ? ? ? ? ? ? = ? = ? β γ α γ β α 方法三:用线面垂直实现。 若α α⊥ ⊥m l,,则m l//。 方法四:用向量方法: 若向量l和向量m共线且l、 m不重合,则m l//。 2.线面平行: 方法一:用线线平行实现。 α α α// // l l m m l ? ? ? ? ? ? ? ? 方法二:用面面平行实现。 α β β α // // l l ? ? ? ? ? 方法三:用平面法向量实现。 若n为平面α的一个法向量,l n⊥且α ? l,则 α // l。 3.面面平行: 方法一:用线线平行实现。 β α α β // ' ,' , ' // ' // ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 且相交 且相交 m l m l m m l l l

方法二:用线面平行实现。 βαβαα //,////??? ? ???且相交m l m l 三.垂直关系: 1. 线面垂直: 方法一:用线线垂直实现。 αα⊥???? ? ??? ?=?⊥⊥l AB AC A AB AC AB l AC l , 方法二:用面面垂直实现。 αββαβα⊥??? ? ?? ?⊥=?⊥l l m l m , 2. 面面垂直: 方法一:用线面垂直实现。 βαβα⊥?? ?? ?⊥l l 方法二:计算所成二面角为直角。 3. 线线垂直: 方法一:用线面垂直实现。 m l m l ⊥?? ?? ?⊥αα 方法二:三垂线定理及其逆定理。 PO l OA l PA l αα⊥? ? ⊥?⊥???? 方法三:用向量方法: 若向量l 和向量m 的数量积为0,则m l ⊥。 三. 夹角问题。 (一) 异面直线所成的角: (1) 范围:]90,0(?? (2)求法: 方法一:定义法。 步骤1:平移,使它们相交,找到夹角。

最新高考文科立体几何大题

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

高考文科数学立体几何试题汇编

图 2 俯视图 侧视图 正视图1.(北京8)如图,在正方体1111ABCD A B C D -中,P 为对角线1BD 的三等分点, 则 P 到各顶点的距离的不同取值有( ) A .3个 B .4个 C .5个 D .6个 2.(广东卷6)某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥的体积是( ) A .1 6 B .1 3 C .2 3 D .1 3. (广东卷8)设l 为直线,,αβ是两个不同的平面,下列命题中正确的是( ) A .若//l α,//l β,则//αβ B .若l α⊥,l β⊥,则//αβ C .若l α⊥,//l β,则//αβ D .若αβ⊥,//l α,则l β⊥ 4. (湖南卷7)已知正方体的棱长为1,其俯视图是一个面积为1 的矩形,则该正方体的正视图的面积等于 A . B.1 C. 1 2 5. 江西卷8).一几何体的三视图如右所示,则该几何体的体积为( ) A.200+9π B. 200+18π C. 140+9π D. 140+18π 6. (辽宁卷10)已知三棱柱 1116.34ABC A B C O AB AC -==的个顶点都在球的球面上若,, ,AB AC ⊥112AA O =,则球的半径为 A . 2 B . C .13 2 D .B .. (全国卷11)已知正四棱柱1111112,ABCD A B C D AA AB CD BDC -=中,则与平面所成角的正弦值等于 ( A ) 23 (B (C (D )1 3 8. (四川卷2)一个几何体的三视图如图所示,则该几何体可以是( )

(A )棱柱 (B )棱台 (C )圆柱 (D )圆台 9. (全国新课标9)一个四面体的顶点在空间直角坐标系O xyz -中的坐标分别是(1,0,1),(1,1,0),(0,1,1), (0,0,0),画该四面体三视图中的正视图时,以zOx 平面为投影面,则得到正视图可以为( ) (A) (B) (C) (D) 10.(浙江卷4)设m 、n 是两条不同的直线,α、β是两个不同的平面, A 、若m ∥α,n ∥α,则m ∥n B 、若m ∥α,m ∥β,则α∥β C 、若m ∥n ,m ⊥α,则n ⊥α D 、若m ∥α,α⊥β,则m ⊥β 11.(浙江卷5)已知某几何体的三视图(单位:cm )如图所示,则该几何体的体积是 A 、108cm 3 B 、100 cm 3 C 、92cm 3 D 、84cm 3 12. (重庆卷8)某几何体的三视图如题(8)所示,则该几何体的表面积为( ) (A )180 (B )200 (C )220 (D )240 13. (辽宁卷13)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积是 . 14.(安徽15)如图,正方体1111ABCD A B C D -的棱长为1,P 为BC 的中点,Q 为线段1CC 上的动点,过点,,A P Q 的平面截该正方体所得的截面记为S ,则下列命题正确的 是 (写出所有正确命题的编号)。 ①当1 02 CQ << 时,S 为四边形

高中数学立体几何大题练习(文科)

立体几何大题练习(文科): 1.如图,在四棱锥S﹣ABCD中,底面ABCD是梯形,AB∥DC,∠ABC=90°,AD=SD,BC=CD=,侧面SAD⊥底面ABCD. (1)求证:平面SBD⊥平面SAD; (2)若∠SDA=120°,且三棱锥S﹣BCD的体积为,求侧面△SAB的面积. 【分析】(1)由梯形ABCD,设BC=a,则CD=a,AB=2a,运用勾股定理和余弦定理,可得AD,由线面垂直的判定定理可得BD⊥平面SAD,运用面面垂直的判定定理即可得证; (2)运用面面垂直的性质定理,以及三棱锥的体积公式,求得BC=1,运用勾股定理和余弦定理,可得SA,SB,运用三角形的面积公式,即可得到所求值.【解答】(1)证明:在梯形ABCD中,AB∥DC,∠ABC=90°,BC=CD=, 设BC=a,则CD=a,AB=2a,在直角三角形BCD中,∠BCD=90°, 可得BD=a,∠CBD=45°,∠ABD=45°, 由余弦定理可得AD==a, 则BD⊥AD, 由面SAD⊥底面ABCD.可得BD⊥平面SAD, 又BD?平面SBD,可得平面SBD⊥平面SAD; (2)解:∠SDA=120°,且三棱锥S﹣BCD的体积为, 由AD=SD=a, 在△SAD中,可得SA=2SDsin60°=a, △SAD的边AD上的高SH=SDsin60°=a, 由SH⊥平面BCD,可得 ×a××a2=,

解得a=1, 由BD⊥平面SAD,可得BD⊥SD, SB===2a, 又AB=2a, 在等腰三角形SBA中, 边SA上的高为=a, 则△SAB的面积为×SA×a=a=. 【点评】本题考查面面垂直的判定定理的运用,注意运用转化思想,考查三棱锥的体积公式的运用,以及推理能力和空间想象能力,属于中档题. 2.如图,在三棱锥A﹣BCD中,AB⊥AD,BC⊥BD,平面ABD⊥平面BCD,点E、F(E与A、D不重合)分别在棱AD,BD上,且EF⊥AD. 求证:(1)EF∥平面ABC; (2)AD⊥AC. 【分析】(1)利用AB∥EF及线面平行判定定理可得结论; (2)通过取线段CD上点G,连结FG、EG使得FG∥BC,则EG∥AC,利用线面垂直的性质定理可知FG⊥AD,结合线面垂直的判定定理可知AD⊥平面EFG,从而可得结论. 【解答】证明:(1)因为AB⊥AD,EF⊥AD,且A、B、E、F四点共面,

高考文科立体几何大题

1. (2013年高考辽宁卷(文))如 图,AB是圆O的直径,PA垂直圆O所在的平面,C是圆O上的点. (I) 求证:BC _平面PAC ; (II) 设Q为PA的中点,G为AOC的重心,求证:QG//平面PBC. 2.2013年高考陕西卷(文))如图,四棱柱ABCDAιBιCD的底面ABCt是正方形,O为底面中 心,AC⊥平面ABCD AB=AA=√2. (I )证明:A i BD // 平面CDB1; ( ∏ )求三棱柱ABDABD的体积.

3. (2013年高考福建卷(文))如图,在四棱锥P- ABCD 中,PD _ 面ABCD , AB∕∕DC , AB _ AD , BC =5, DC =3, AD = 4, .PAD =60 .(1)当正视图方向与向量AD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); ⑵若M为PA的中点,求证:DM / /面PBC ; (3) 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. A B 求三棱锥D- PBC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, (1)证明:DE //平面BCF ; (2) 证明:CF _平面ABF ; 2 ⑶ 当AD 时,求三棱锥F - DEG 的体积V F DEG 3 _ 6. (2013年高考北京卷(文))如图,在四棱锥P-ABCD 中,AB∕∕CD , AB _ AD , CD =2AB ,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 得到如图5所示的三棱锥 A - BCF ,其中BC 洱

2017届文科数学立体几何大题训练 (1)

2017届文科数学立体几何大题训练 1. 如图,三棱锥A —BPC 中,AP ⊥PC ,AC ⊥BC ,M 为AB 中点,D 为PB 中点,且△PMB 为正三角形. (Ⅰ)求证:DM 如图1,在四棱锥ABCD P -中,⊥PA 底面ABCD ,面ABCD 为正方形,E 为侧棱PD 上一点,F 为AB 上一点.该四棱锥的正(主)视图和侧(左)视图如图2所示. (Ⅰ)求四面体PBFC 的体积; (Ⅱ)证明:AE ∥平面PFC ; (Ⅲ)证明:平面PFC ⊥平面PCD . 3. 如图,四棱柱P ABCD -中, .//,,AB PAD AB CD PD AD F ⊥=平面是DC 上的点且1 ,2 DF AB PH =为PAD ?中AD 边上的高. (Ⅰ)求证://AB 平面PDC ; (Ⅱ)求证:PH BC ⊥; (Ⅲ)线段PB 上是否存在点E ,使EF ⊥平面PAB 说明理由. F A D P C H

4. 如图,在四棱锥中,底面为菱形,,为的 中点。 (1)若 ,求证:平面 ; (2)点在线段上, ,试 确定的值,使; 5. .如图,E 是矩形ABCD 中AD 边上的点,F 为CD 边的中点, 2 43 AB AE AD ===,现将ABE ?沿BE 边折至PBE ?位置,且平面PBE ⊥平面 BCDE . ⑴ 求证:平面PBE ⊥平面 PEF ; ⑵ 求四棱锥P BEFC -的体积. P B C E D F E

6. 如图,在四棱锥P ABCD -中,平面PAD ⊥平面ABCD , 90ABC BCD ∠=∠=,PA PD DC CB a ====,2AB a =,E 是PB 中点,H 是AD 中点. (Ⅰ)求证://EC 平面APD ;(Ⅱ)求三棱锥E BCD -的体积. 7. 如图,在三棱锥S ABC -中,侧面SAB 与侧面SAC 均为等边三角形, 90BAC ∠=°,O 为BC 中点. (Ⅰ)证明:SO ⊥平面ABC ; (Ⅱ)求异面直线BS 与AC 所成角的大小. S

(完整)2019-2020年高考数学大题专题练习——立体几何(一)

2019-2020年高考数学大题专题练习——立体几何(一) 1.如图所示,四棱锥P ABCD -中,底面ABCD 为正方形,⊥PD 平面ABCD , 2PD AB ==,点,,E F G 分别为,,PC PD BC 的中点. (1)求证:EF PA ⊥; (2)求二面角D FG E --的余弦值. 2.如图所示,该几何体是由一个直角三棱柱ADE BCF -和一个正四棱锥P ABCD -组合而成,AF AD ⊥,2AE AD ==. (1)证明:平面⊥PAD 平面ABFE ; (2)求正四棱锥P ABCD -的高h ,使得二面角C AF P --的余弦值是 22 .

3.四棱锥P ABCD -中,侧面PDC是边长为2的正三角形,且与底面垂直,底面ABCD是 面积为ADC ∠为锐角,M为PB的中点. (Ⅰ)求证:PD∥面ACM. (Ⅱ)求证:PA⊥CD. (Ⅲ)求三棱锥P ABCD -的体积. 4.如图,四棱锥S ABCD -满足SA⊥面ABCD,90 DAB ABC ∠=∠=?.SA AB BC a ===,2 AD a =. (Ⅰ)求证:面SAB⊥面SAD. (Ⅱ)求证:CD⊥面SAC. S B A D M C B A P D

5.在四棱锥P ABCD -中,底面ABCD 为矩形,测棱PD ⊥底面ABCD ,PD DC =,点E 是 BC 的中点,作EF PB ⊥交PB 于F . (Ⅰ)求证:平面PCD ⊥平面PBC . (Ⅱ)求证:PB ⊥平面EFD . 6.在直棱柱111ABC A B C -中,已知AB AC ⊥,设1AB 中点为D ,1A C 中点为E . (Ⅰ)求证:DE ∥平面11BCC B . (Ⅱ)求证:平面11ABB A ⊥平面11ACC A . E D A B C C 1 B 1 A 1 D A B C E F P

高科文科数学立体几何真题解析

专题07 立体几何 立体几何的知识是高中数学的主干内容之一,它主要研究简单空间几何体的位置和数量关系.本专题内容分为三部分:一是点、直线、平面之间的位置关系,二是简单空间几何体的结构,三是空间向量与立体几何.在本专题中,我们将首先复习空间点、直线、平面之间 的位置关系,特别是对特殊位置关系(平行与垂直)的研究;其后,我们复习空间几何体的结构,主要是柱体、锥体、台体和球等的性质与运算;最后,我们通过空间向量的工具证明有关线、面位置关系的一些命题,并解决线线、线面、面面的夹角问题. §7-1 点、直线、平面之间的位置关系 【知识要点】 1.空间直线和平面的位置关系: (1)空间两条直线: ①有公共点:相交,记作:a∩b=A,其中特殊位置关系:两直线垂直相交. ②无公共点:平行或异面. 平行,记作:a∥b. 异面中特殊位置关系:异面垂直. (2)空间直线与平面: ①有公共点:直线在平面内或直线与平面相交. 直线在平面内,记作:a?α . 直线与平面相交,记作:a∩α =A,其中特殊位置关系:直线与平面垂直相交. ②无公共点:直线与平面平行,记作:a∥α . (3)空间两个平面: ①有公共点:相交,记作:α ∩β =l,其中特殊位置关系:两平面垂直相交. ②无公共点:平行,记作:α ∥β . 2.空间作为推理依据的公理和定理: (1)四个公理与等角定理: 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此平面内.公理2:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面. 公理3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线. 公理4:平行于同一条直线的两条直线互相平行. 定理:空间中如果一个角的两边与另一个角的两边分别平行,那么这两个角相等或互补. (2)空间中线面平行、垂直的性质与判定定理: ①判定定理: 如果平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,那么该直线与此平面平行. 如果一个平面内的两条相交直线与另一个平面都平行,那么这两个平面平行. 如果一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,那么该直线与此平面垂直. 如果一个平面经过另一个平面的一条垂线,那么这两个平面互相垂直. ②性质定理: 如果一条直线与一个平面平行,那么经过该直线的任一个平面与此平面的交线与该直线平行. 如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的交线相互平行.垂直于同一个平面的两条直线平行.

2018高考文科立体几何大题

立体几何综合训练1、证明平行垂直 1.如图,AB 是圆O 的直径,PA⊥圆O 所在的平面,C是圆O 上的点.(1)求证:BC⊥平面PAC; (2)若Q 为PA的中点,G为△AOC 的重心,求证:QG∥平面PBC.2.如图,在四棱锥P﹣ABCD 中,AB ∥ CD,AB⊥AD ,CD=2AB ,平面PAD⊥ 底面ABCD ,PA⊥ AD .E和F分别 是CD 和PC 的中点,求证:(Ⅰ) PA⊥底面ABCD; (Ⅱ)BE∥平面PAD; (Ⅲ)平面BEF⊥平面PCD .

3.如图,四棱锥P﹣ABCD 中,PA⊥底面ABCD ,AB⊥AD ,点E在线段AD 上,且CE∥AB . (Ⅰ)求证:CE⊥平面PAD ; (Ⅱ)若PA=AB=1 ,AD=3 ,CD= , ∠ CDA=45 °,求四棱锥P﹣ABCD 的体4.如图,在四棱锥P﹣ABCD 中,底面ABCD 是矩形.已知 .M 是PD 的中点. Ⅰ)证明PB∥平面MAC Ⅱ)证明平面PAB⊥平面ABCD Ⅲ)求四棱锥p ﹣ABCD 的体积.

Ⅲ)若M 是PC 的中点,求三棱锥M ﹣ACD 的体积. 2、求体积问题 5.如图,已知四棱锥P﹣ABCD 中,底面ABCD 是直角梯形,AB ∥DC,∠ ABC=45 °,DC=1 ,AB=2 ,PA⊥平面ABCD ,PA=1 . (Ⅰ)求证:AB∥平面PCD; Ⅱ)求证:BC⊥平面PAC;

6.(2011? 辽宁)如图,四边形ABCD 为正方形,QA⊥平面ABCD , PD∥QA, OA=AB= PD. (Ⅰ)证明PQ⊥平面DCQ ; (Ⅱ)求棱锥Q﹣ABCD 的体积与棱锥P ﹣DCQ 的体积的比值.7.如图,四棱锥P﹣ABCD 的底面ABCD 是边长为 2 的菱形,∠ BAD=60 °,已知 PB=PD=2 ,PA= . (Ⅰ)证明:PC⊥ BD (Ⅱ)若E为PA 的中点,求三棱锥P ﹣ BCE的体积.

高中文科数学立体几何部分整理

高中文科数学立体几何部分整理 第一章 空间几何体 (一)空间几何体的三视图与直观图 1.投影:区分中心投影与平行投影。平行投影分为正投影和斜投影。 2.三视图——是观察者从三个不同位置观察同一个空间几何体而画出的图形; 正视图——光线从几何体的前面向后面正投影,得到的投影图; 侧视图——光线从几何体的左面向右面正投影,得到的投影图; 正视图——光线从几何体的上面向下面正投影,得到的投影图; 注:(1)俯视图画在正视图的下方,“长度”与正视图相等;侧视图画在正视图的右边,“高 度”与正视图相等,“宽度”与俯视图。(简记为“正、侧一样高,正、俯一样长,俯、侧一样宽”. (2)正视图,侧视图,俯视图都是平面图形,而不是直观图。 3.直观图: 3.1直观图——是观察着站在某一点观察一个空间几何体而画出的图形。直观图通常是在平行投影下画出的空间图形。 3.2斜二测法: step1:在已知图形中取互相垂直的轴Ox 、Oy ,(即取90xoy ∠=? ); step2:画直观图时,把它画成对应的轴'',''o x o y ,取'''45(135)x o y or ∠=??,它们确定的平面表示水平平面; step3:在坐标系'''x o y 中画直观图时,已知图形中平行于数轴的线段保持平行性不变,平行于x 轴(或在x 轴上)的线段保持长度不变,平行于y 轴(或在y 轴上)的线段长度减半。 结论:一般地,采用斜二测法作出的直观图面积是原平面图形面积的 4 倍. 解决两种常见的题型时应注意:(1)由几何体的三视图画直观图时,一般先考虑“俯视图”. (2)由几何体的直观图画三视图时,能看见的轮廓线和棱画成实线,不能看见的轮廓线和棱画成虚线。 【例题点击】将正三棱柱截去三个角(如图1所示A B C ,,分别是GHI △三边的中点)得到几何体如图2,则该几何体按图2所示方向的侧视图(或称左视图)为( ) E F D I A H G B C E F D A B C 侧视 B E A . B E B . B E C . B E D .

高考文科数学立体几何试题汇编

图 2 1俯视图 侧视图 正视图2 11.(北京8)如图,在正方体1111ABCD A B C D -中,P 为对角线1BD 的三等分点, 则 P 到各顶点的距离的不同取值有( ) A .3个 B .4个 C .5个 D .6个 2.(广东卷6)某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥的体积是( ) A .1 6 B .1 3 C .2 3 D .1 3. (广东卷8)设l 为直线,,αβ是两个不同的平面,下列命题中正确的是( ) A .若//l α,//l β,则//αβ B .若l α⊥,l β⊥,则//αβ C .若l α⊥,//l β,则//αβ D .若αβ⊥,//l α,则l β⊥ 4. (湖南卷7)已知正方体的棱长为1,其俯视图是一个面积为1的正方形,侧视图是一个面积为2的矩形,则该正方体的正视图的面积等于 A . 3 B.1 C. 21 + D.2 5. 江西卷8).一几何体的三视图如右所示,则该几何体的体积为( ) A.200+9π B. 200+18π C. 140+9π D. 140+18π 6. (辽宁卷10)已知三棱柱 1116.34ABC A B C O AB AC -==的个顶点都在球的球面上若,, ,AB AC ⊥112AA O =,则球的半径为 A . 317 B .210 C .13 2 D .310 B .. (全国卷11)已知正四棱柱1111112,ABCD A B C D AA AB CD BDC -=中,则与平面所成角的正弦值等于 (A ) 23 (B )3 (C )23 (D )1 3 8. (四川卷2)一个几何体的三视图如图所示,则该几何体可以是( )

高考全国卷Ⅰ文科数学立体几何大全

新课标全国卷Ⅰ文科数学汇编 立 体 几 何 一、选择题 【2017,6】如图,在下列四个正方体中,A ,B 为正方体的两个顶点,M ,N ,Q 为所在棱的中点,则在这四个正方体中,直接AB 与平面MNQ 不平行的是( ) 【2016,7】如图所示,某几何体的三视图是三个半径相等的圆及每个圆中两条相互垂直的半径.若该几何体的体积是 28π 3 ,则它的表面积是( ) A .17π B . 18π C . 20π D . 28π 【2016,11】平面α过正方体1111ABCD A B C D -的顶点A ,α∥平面11CB D ,αI 平面 ABCD m =, αI 平面11ABB A n =,则,m n 所成角的正弦值为( ) A . 3 B .22 C .3 D .13 【2015,6】《九章算术》是我国古代内容极为丰富的数学名着,书 中有如下问题:“今有委米依垣内角,下周八尺,高五尺,问”积及为米几何?”其意思为:“在屋内墙角处堆放米(如图,米堆为一个圆锥的四分之一),米堆底部的弧长为8尺,米堆的高为5尺,米堆的体积和堆放的米各位多少?”已知1斛米的体积约为1.62立方尺,圆周率约为3,估算出堆放的米有( ) A .14斛 B .22斛 C .36斛 D .66斛 【2015,11】圆柱被一个平面截去一部分后与半球(半径为r )组成一个几何体,该几何体 的三视图中的正视图和俯视图如图所示,若该几何体的表面积为16+20π,则r =( ) B A .1 B .2 C .4 D .8 【2015,11】 【2014,8】 【2013,11】 【2012,7】 【2014,8】如图,网格纸的各小格都是正方形,粗实线画出的一个 几何体的三视图,则这个几何体是( ) A .三棱锥 B .三棱柱 C .四棱锥 D .四棱柱 【2013,11】某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( ). A .16+8π B.8+8π C.16+16π D.8+16π 【2012,7】如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗线画出的是某几何体的三视图,则此几何体的体积为 A .6 B .9 C .12 D .15 【2012,8】平面α截球O 的球面所得圆的半径为1,球心O 到平面α的距离为2,则此球

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