高中数学总复习-
第七章立体几何-空间中的平行和垂直关系
【知识结构图】
第3课空间中的平行关系
【考点导读】
1.掌握直线和平面平行、两个平面平行的判定定理和性质定理。
2.明确定义与定理的不同,定义是可逆的,既是判定也是性质,而判定定理与性质定理多是不可逆的。
3.要能灵活的对“线线平行”、“线面平行”和“面面平行”进行转化。
【基础练习】
1.若b
a、为异面直线,直线c∥a,则c与b的位置关系是异面或相交
2.给出下列四个命题:
①垂直于同一直线的两条直线互相平行. ②垂直于同一平面的两个平面互相平行.
③若直线12,l l 与同一平面所成的角相等,则12,l l 互相平行. ④若直线12,l l 是异面直线,则与12,l l 都相交的两条直线是异面直线. 其中假.
命题的个数是 4 个。 3.对于任意的直线l 与平面a ,在平面a 内必有直线m ,使m 与l 垂直 。 4. 已知a 、b 、c 是三条不重合的直线,α、β、r 是三个不重合的平面,下面六个命题:
①a ∥c ,b ∥c ?a ∥b ;②a ∥r ,b ∥r ?a ∥b ;③α∥c ,β∥c ?α∥β; ④α∥r ,β∥r ?α∥β;⑤a ∥c ,α∥c ?a ∥α;⑥a ∥r ,α∥r ?a ∥α. 其中正确的命题是 ①④ 。 【范例导析】
例1.如图,在四面体ABCD 中,截面EFGH 是平行四边形. 求证:AB ∥平面EFG . 证明 :∵面EFGH 是截面.
∴点E ,F ,G ,H 分别在BC ,BD ,DA ,AC 上. ∴EH
面ABC ,GF
面ABD ,
由已知,EH ∥GF .∴EH ∥面ABD . 又 ∵EH 面BAC ,面ABC ∩面ABD=AB
∴EH ∥AB . ∴AB ∥面EFG .
例2. 如图,在正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,点N 在BD 上,点M 在B 1C 上,并且CM=DN.
求证:MN ∥平面AA 1B 1B.
分析:“线线平行”、“线面平行”、“面面平行”是可以互相转化的。本题可以采用任何一种转化方式。
简证:法1:把证“线面平行”转化为证“线线平行”。
即在平面ABB 1A 1内找一条直线与MN 平行,如图所示作平行线即可。
法2:把证“线面平行”转化为证“线线平行”。连CN 并延长交直线BA 于点P , 连B 1P ,就是所找直线,然后再设法证明MN ∥B 1P .
法3:把证“线面平行”转化为证“面面平行”。 过M 作MQ//BB 1交BC 于B 1,连NQ ,则平面MNQ 与平面ABB 1A 1平行, 从而证得MN ∥平面ABB 1A 1.
点评:证明线面或面面平行的时候一定要注意相互的转化,非常灵活。 【反馈演练】
1.对于平面α和共面的直线m 、,n 下列命题中真命题是(3)。 (1)若,,m m n α⊥⊥则n α∥ (2)若m αα∥,n ∥,则m ∥n
(3)若,m n αα?∥,则m ∥n (4)若m 、n 与α所成的角相等,则m ∥n 2. 设a 、b 是两条异面直线,那么下列四个命题中的假命题是 (2) 。 (1)经过直线a 有且只有一个平面平行于直线b (2)经过直线a 有且只有一个平面垂直于直线b (3)存在分别经过直线a 和b 的两个互相平行的平面 (4)存在分别经过直线a 和b 的两个互相垂直的平面
3.关于直线a 、b 、l 及平面M 、N ,下列命题中正确的是(4) 。 (1)若a ∥M ,b ∥M ,则a ∥b
A
B
C
D N
F E
M A 1
B 1
D 1
C 1
(2)若a ∥M ,b ⊥a ,则b ⊥M
(3)若a M ,b M ,且l ⊥a ,l ⊥b ,则l ⊥M (4)若a ⊥M ,a ∥N ,则M ⊥N
4.“任意的a α?,均有//a β”是“任意b β?,均有//b α”的 充要条件 。 5.在正方体AC 1中,过A 1C 且平行于AB 的截面是 面A 1B 1CD . 6.在长方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,经过其对角线BD 1的平面分别与棱AA 1,CC 1相交于E,F 两点,则四边形EBFD !的形状为 平行四边形 。 7. 已知P为平行四边形ABCD所在平面外一点,M为PB的中点, 求证:PD∥平面MAC.
证明 连AC交BD于O,连MO, 则MO为△PBD的中位线,
∴PD∥MO,∵PD?平面MAC,MO平面MAC, ∴PD∥平面MAC.
8.如图,已知P 是平行四边形ABCD 所在平面外一点,M 、
N 分别是AB 、PC 的中点1)求证://MN 平面PAD ;
(2)若4MN BC ==,43PA = 求异面直线PA 与MN 所成的角的大小
略证:(1)取PD 的中点H ,连接AH , DC NH DC NH 2
1
,//=
? AMNH AM NH AM NH ?=?,//为平行四边形 PAD AH PAD MN AH MN ???,,//PAD MN //?
(2): 连接AC 并取其中点为O ,连接OM 、ON ,则OM 平行且等于BC 的一半,ON 平行且等于PA 的一半,所以ONM ∠就是异面直线PA 与MN 所成的角,由
4MN BC ==,43PA =OM=2,ON=32
所以030=∠ONM ,即异面直线PA 与MN 成030的角
9.两个全等的正方形ABCD 和ABEF 所在平面相交于AB ,M ∈AC ,N ∈FB ,且AM =FN ,求证:MN ∥平面BCE 。
N
H B
D P
证法一:作MP ⊥BC ,NQ ⊥BE ,P 、Q 为垂足,
则MP ∥AB ,NQ ∥AB 。 ∴MP ∥NQ ,又AM =NF ,AC =BF , ∴MC =NB ,∠MCP =∠NBQ =45° ∴Rt △MCP ≌Rt △NBQ
∴MP =NQ ,故四边形MPQN 为平行四边形 ∴MN ∥PQ
∵PQ ?平面BCE ,MN 在平面BCE 外, ∴MN ∥平面BCE 。
证法二:如图过M 作MH ⊥AB 于H ,则MH ∥BC ,
∴AB
AH AC AM =
连结NH ,由BF =AC ,FN =AM ,得AB
AH
BF FN =
∴ NH//AF//BE
由MH//BC, NH//BE 得:平面MNH//平面BCE ∴MN ∥平面BCE 。
P
C
第4课 空间中的垂直关系 【考点导读】
1.掌握直线与平面、平面与平面垂直的判定定理和性质定理,并能用它们证明和解决有关问题。
2.线面垂直是线线垂直与面面垂直的枢纽,要理清楚它们之间的关系,学会互相转化,善于利用转化思想。 【基础练习】
1.“直线l 垂直于平面α内的无数条直线”是“l α⊥”的 必要 条件。
2.如果两个平面同时垂直于第三个平面,则这两个平面的位置关系是 平行或相交 。
3.在正方体中,与正方体的一条对角线垂直的面对角线的条数是 6 。
4.两个平面互相垂直,一条直线和其中一个平面平行,则这条直线和另一个平面的位置关系是平行、相交或在另一个平面内 。
5.在正方体1111ABCD A B C D -中,写出过顶点A 的一个平面__AB 1D 1_____,使该平面与正方体的12条棱所在的直线所成的角均相等(注:填上你认为正确的一个平面即可,不必考虑所有可能的情况)。 【范例导析】
例1.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 交PB 于点F . (1)证明PA //平面EDB ; (2)证明PB ⊥平面EFD .
解析:本小题考查直线与平面平行,直线与平面垂直基础知识,考查空间想象能力和推理论证能力.
证明:(1)连结AC ,AC 交BD 于O ,连结EO . ∵底面ABCD 是正方形,∴点O 是AC 的中点 在PAC ?中,EO 是中位线,∴PA // EO 而?EO 平面EDB 且?PA 平面EDB ,
A
C
所以,PA // 平面EDB
(2)∵PD ⊥底面ABCD 且?DC 底面ABCD ,∴DC PD ⊥
∵PD =DC ,可知PDC ?是等腰直角三角形,而DE 是斜边PC 的中线, ∴PC DE ⊥. ①
同样由PD ⊥底面ABCD ,得PD ⊥BC .
∵底面ABCD 是正方形,有DC ⊥BC ,∴BC ⊥平面PDC . 而?DE 平面PDC ,∴DE BC ⊥. ②
由①和②推得⊥DE 平面PBC . 而?PB 平面PBC ,∴
PB DE ⊥
又PB EF ⊥且E EF DE =I ,所以PB ⊥平面EFD .
例2.如图,△ABC 为正三角形,EC ⊥平面ABC ,BD ∥CE ,CE =CA =2 BD ,
M 是EA 的中点,
求证:(1)DE =DA ;(2)平面BDM ⊥平面ECA ; (3)平面DEA ⊥平面ECA 。
分析:(1)证明DE =DA ,可以通过图形分割,证明△DEF ≌△DBA 。(2)证明面面垂直的关键在于寻找平面内一直线垂直于另一平面。由(1)知DM ⊥EA ,取AC 中点N ,连结MN 、NB ,易得四边形MNBD 是矩形。从而证明DM ⊥平面
ECA 。
证明:(1)如图,取EC 中点F ,连结DF 。
∵ EC ⊥平面ABC ,BD ∥CE ,得DB ⊥平面ABC 。 ∴ DB ⊥AB ,EC ⊥BC 。 ∵ BD ∥CE ,BD =
2
1
CE =FC , 则四边形FCBD 是矩形,DF ⊥EC 。
又BA =BC =DF ,∴ Rt △DEF ≌Rt △ABD ,所以DE =DA 。 (2)取AC 中点N ,连结MN 、NB , ∵ M 是EA 的中点,∴ MN 2
1
EC 。 由BD
2
1
EC ,且BD ⊥平面ABC ,可得四边形MNBD 是矩形,于是DM ⊥
MN。
∵DE=DA,M是EA的中点,∴DM⊥EA.又EA I MN=M,
∴DM⊥平面ECA,而DM?平面BDM,则平面ECA⊥平面BDM。
(3)∵DM⊥平面ECA,DM?平面DEA,
∴平面DEA⊥平面ECA。
点评:面面垂直的问题常常转化为线面垂直、线线垂直的问题解决。
例3.如图,直三棱柱ABC—A1B1C1中,AC=BC=1,
∠ACB=90°,AA1=2,D是A1B1中点.
(1)求证C1D⊥平面A1B;(2)当点F在BB1上什么位置时,
会使得AB1⊥平面C1DF?并证明你的结论。
分析:(1)由于C1D所在平面A1B1C1垂直平面A1B,只要证明C1D垂直交线A1B1,由直线与平面垂直判定定理可得C1D⊥平面A1B。(2)由(1)得C1D⊥AB1,只要过D作AB1的垂线,它与BB1的交点即为所求的F点位置。
证明:(1)如图,∵ABC—A1B1C1是直三棱柱,
∴A1C1=B1C1=1,且∠A1C1B1=90°。又D是A1B1的中点,
∴C1D⊥A1B1 .∵AA1⊥平面A1B1C1,C1D?平面A1B1C1,
∴AA1⊥C1D,∴C1D⊥平面AA1B1B。
(2)解:作DE⊥AB1交AB1于E,延长DE交BB1于F,连结C1F,
则AB1⊥平面C1DF,点F即为所求。
∵C1D⊥平面AA1BB,AB1?平面AA1B1B,
∴C1D⊥AB1.又AB1⊥DF,DF I C1D=D,∴AB1⊥平面C1DF。
点评:本题(1)的证明中,证得C1D⊥A1B1后,由ABC—A1B1C1是直三棱柱知平面C1A1B1⊥平面AA1B1B,立得C1D⊥平面AA1B1B。(2)是开放性探索问题,注意采用逆向思维的方法分析问题。
【反馈演练】
1.下列命题中错误的是(3)。
(1)若一直线垂直于一平面,则此直线必垂直于这一平面内所有直线
(2)若一平面经过另一平面的垂线,则两个平面互相垂直
(3)若一条直线垂直于平面内的一条直线,则此直线垂直于这一平面 (4)若平面内的一条直线和这一平面的一条斜线的射影垂直,则它也和这条斜线垂直
2.设z y x ,,是空间的不同直线或不同平面,且直线不在平面内,下列条件中能保证“若
z x ⊥,且y x z y //,则⊥”为真命题的是 ①③④ (填所有正确条件的代
号)
①x 为直线,y ,z 为平面 ②x ,y ,z 为平面 ③x ,y 为直线,z 为平面
④x ,y 为平面,z 为直线
⑤x ,y ,z 为直线
3.在三棱锥的四个面中,直角三角形最多可以有___4__个。
4.若AB 的中点M 到平面α的距离为cm 4,点A 到平面α的距离为cm 6,则点B
到平面α 的距离为_2或14________cm 。
5.命题A :底面为正三角形,且顶点在底面的射影为底面中心的三棱锥是正三棱锥。
命题A 的等价命题B 可以是:底面为正三角形,且 的三棱锥是正三棱锥。
答案:侧棱相等(或侧棱与底面所成角相等……)
6.α、β是两个不同的平面,m 、n 是平面α及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,余下一个论断作为结论,写出你认为正确的一个..命题: 。
答案:m ⊥α,n ⊥β,α⊥β?m ⊥n 或m ⊥n ,m ⊥α,n ⊥β?α⊥β 7.在直角梯形ABCD 中,∠A=∠D=90°,AB <CD ,SD ⊥平面ABCD ,AB=AD=a ,S D=a 2,在线段SA 上取一点E (不含端点)使EC=AC ,截面CDE 与SB 交于点F 。 (1)求证:四边形EFCD 为直角梯形; (2)设SB 的中点为M ,当
AB
CD
的值是多少时,能使△DMC 为直角三角形?请给
出证明.
解:(1)∵ CD ∥AB ,AB ?平面SAB ∴CD ∥平面SAB 面EFCD ∩面SAB =EF , ∴CD ∥EF ∵,,900
AD CD D ⊥∴=∠
又⊥SD 面ABCD
∴CD SD ⊥ ⊥∴CD 平面SAD ,∴ED CD ⊥又CD AB EF <<
EFCD ∴为直角梯形
(2)当
2CD
AB
=时,DMC ?为直角三角形 . 02245,2,2,=∠=+==∴=BDC a AD AB BD a CD a AB Θ BD BC a BC ⊥=∴,2,
⊥∴SD 平面⊥∴⊥∴BC BC SD ABCD ,,平面SBD .
在SBD ?中,M DB SD ,=为SB 中点,SB MD ⊥∴.
⊥∴MD 平面?MC SBC ,平面,SBC MD MC DMC ∴⊥∴?为直角三角形。
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
一、选择题 1、下图(1)所示的圆锥的俯视图为 ( ) 2 3 + 为 ( ) C 、120; 。 3、边长为a 正四面体的表面积是 ( ) A 、34; B 、312a ; C 、24 a ; D 2。 4、对于直线:360l x y -+=的截距,下列说法正确的是 ( ) A 、在y 轴上的截距是6; B 、在x 轴上的截距是6; C 、在x 轴上的截距是3; D 、在y 轴上的截距是3-。 5、已知,a b αα?//,则直线a 与直线b 的位置关系是 ( ) A 、平行; B 、相交或异面; C 、异面; D 、平行或异面。 6、已知两条直线12:210,:40l x ay l x y +-=-=,且12l l //,则满足条件a 的值为A 、12-; B 、12 ; C 、2-; D 、2。 7、在空间四边形ABCD 中,,,,E F G H 分别是,,,AB BC CD DA 的中点。 若AC BD a ==,且AC 与BD 所成的角为60,则四边形EFGH 的面积为 ( ) A 2; B 2a ; C 2; D 2。 8、在右图的正方体中,M 、N 分别为棱BC 和棱CC 1的中点, 则异面直线AC 和MN 所成的角为( ) A .30° B .45° C .90° D . 60° 9、下列叙述中错误的是 ( ) A 、若P αβ∈且l αβ=,则P l ∈; B 、三点,,A B C 确定一个平面; C 、若直线a b A =,则直线a 与b 能够确定一个平面; 图(1) 1 A
D 、若,A l B l ∈∈且,A B αα∈∈,则l α?。 10、两条不平行的直线,其平行投影不可能是 ( ) A 、两条平行直线; B 、一点和一条直线; C 、两条相交直线; D 、两个点。 11、长方体的一个顶点上的三条棱长分别为3、4、5,且它的8个顶点都在同一个球面上,则这个球的表面积是 ( ) A 、25π; B 、50π; C 、125π; D 、都不对。 12、给出下列命题 ①过平面外一点有且仅有一个平面与已知平面垂直 ②过直线外一点有且仅有一个平面与已知直线平行 ③过直线外一点有且仅有一条直线与已知直线垂直 ④过平面外一点有且仅有一条直线与已知平面垂直 其中正确命题的个数为( ) A .0个 B .1个 C .2个 D .3个 二、填空题 13、圆柱的侧面展开图是边长分别为2,a a 的矩形,则圆柱的体积为 ; 14.一个圆柱和一个圆锥的底面直径.. 和它们的高都与某一个球的直径相等,这时圆柱、圆锥、球的体积之比为 . 15、过点(1 16、已知,a b (1) a b αβ////,,则a b //; (2) ,a b γγ⊥⊥,则a b //; (3) ,a b b α?//,则a α//; (4) ,a b a α⊥⊥,则b α//; M
一.直线和平面的三种位置关系: 1. 线面平行 2. 线面相交 l 符号表示: 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。方法二:用面面平行实现。 m l m l l // // ? ? ? ? ? ? = ? ? β α β α 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//。 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 ? ? ? ? ? 3.面面平行: 方法一:用线线平行实现。方法二:用线面平行实现 β α α β // ' ,' , ' // ' // ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 且相交 且相交 m l m l m m l l 。β α β α α // , // // ? ? ? ? ? ? ?且相交 m l m l 三.垂直关系: l
1. 线面垂直: 方法一:用线线垂直实现。 方法二:用面面垂直实现。 α α⊥??? ????? ?=?⊥⊥l AB AC A AB AC AB l AC l , αββαβα⊥???? ???⊥=?⊥l l m l m , 2. 面面垂直: 方法一:用线面垂直实现。 方法二:计算所成二面角为直角。 βαβα⊥?? ?? ?⊥l l 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⊥? ? ⊥?⊥????
高中数学立体几何知识点归纳总结 一、立体几何知识点归纳 第一章空间几何体 (一)空间几何体的结构特征 (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 与棱的公共点叫做顶点。 旋转体——把一个平面图形绕它所在平面内的一条定直线旋转形成的封闭几何体。其 中,这条定直线称为旋转体的轴。 (2)柱,锥,台,球的结构特征 1.棱柱 1.1棱柱——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。 E'D' F' C'侧面 A'B' l 1.2相关棱柱几何体系列(棱柱、斜棱柱、直棱柱、正棱柱)的 底面侧棱 关系: 斜棱柱 ED FC ① 底面是正多形 棱柱正棱柱 棱垂直于底面 直棱柱 其他棱柱 AB ②四棱柱底面为平行四边形平行六面体侧棱垂直于底面直平行六面体底面为矩形 长方体底面为正方形正四棱柱侧棱与底面边长相等正方体 1.3棱柱的性质: ①侧棱都相等,侧面是平行四边形; ②两个底面与平行于底面的截面是全等的多边形; ③过不相邻的两条侧棱的截面是平行四边形; ④直棱柱的侧棱长与高相等,侧面与对角面是矩形。 1.4长方体的性质: ①长方体一条对角线长的平方等于一个顶点上三条棱的 D1 C1 平方和;【如图】 2222 ACABADAA 11 A1 D B1 ②(了解)长方体的一条对角线 AC 与过顶点A 的三条 1 C AB 棱所成的角分别是,,,那么
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222 coscoscos1, 222 sinsinsin2; ③(了解)长方体的一条对角线A C与过顶点A的相邻三个面所成的角分别是,,, 1 则 222 coscoscos2, 222 sinsinsin1. 2.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长为邻 边的矩形. 3.面积、体积公式:S ch 直棱柱侧 直棱柱全底,V棱柱底 Sch2SSh (其中c为底面周长,h 为棱柱的高)1.5圆柱 2.1圆柱——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. 母线A' B' O' C' 轴 轴截面 2.2圆柱的性质:上、下底及平行于底面的截面都是等圆;过轴的截面(轴截面)是全等的矩形. 2.3侧面展开图:圆柱的侧面展开图是以底面周长和AOC 侧面B 母线长为邻边的矩形. 底面2.4面积、体积公式: S圆柱侧=2rh;S 圆柱全= 2 2rh2r,V 圆柱=S底h= 2 rh(其中r为底面半径,h为圆柱高) 1.6棱锥 3.1棱锥——有一个面是多边形,其余各 S 顶点侧面面是有一个公共顶点的三角形,由这些高 面所围成的几何体叫做棱锥。 侧棱正棱锥——如果有一个棱锥的底面 是正多边形,并且顶点在底面的射影是 底面的中心,这样的棱锥叫做正棱锥。 3.2棱锥的性质:底面 斜高DC ①平行于底面的截面是与底面相似的正 O AB H 多边形,相似比等于顶点到截面的距 离与顶点到底面的距离之比; ②正棱锥各侧棱相等,各侧面是全等的等腰三角形; ③正棱锥中六个元素,即侧棱、高、斜高、侧棱在底面内的射影、斜高在底面的射影、底面边长一半,构成四个直角三角形。)(如上图:SOB,SOH,SBH,OBH为直角三角形) 3.3侧面展开图:正n棱锥的侧面展开图是有n个全等的等腰三角形组成的。
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
第一章 空间几何体知识点归纳 1、空间几何体的结构:空间几何体分为多面体和旋转体和简单组合体 ⑴常见的多面体有:棱柱、棱锥、棱台;常见的旋转体有:圆柱、圆锥、圆台、球。简单组合体的构成形式: 一种是由简单几何体拼接而成,一种是由简单几何体截去或挖去一部分而成。 ⑵棱柱: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 围成的多面体叫做棱柱。 ⑶棱台:用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥,底面与截面之间的部分,这样的多面体叫做棱台。 1、空间几何体的三视图和直观图 投影:中心投影 平行投影 (1)定义:几何体的正视图、侧视图和俯视图统称为几何体的三视图。 (2)三视图中反应的长、宽、高的特点:“长对正”,“高平齐”,“宽相等” 2、空间几何体的直观图(表示空间图形的平面图). 观察者站在某一点观察几何体,画出的图形. 3、斜二测画法的基本步骤: ①建立适当直角坐标系xOy (尽可能使更多的点在坐标轴上) ②建立斜坐标系'''x O y ∠,使''' x O y ∠=450(或1350 ),注意它们确定的平面表示水平平面; ③画对应图形,在已知图形平行于X 轴的线段,在直观图中画成平行于X ‘ 轴,且长度保持不变;在已知图形平行于Y 轴的线段,在直观图中画成平行于Y ‘ 轴,且长度变为原来的一半; ⑴圆柱侧面积;l r S ??=π2侧面⑵圆锥侧面积:l r S ??=π侧面 ⑶圆台侧面积:()S r R l π=+侧面 ⑷体积公式: h S V ?=柱体;h S V ?=31锥体; ()1 3 V h S S =下 台体上 ⑸球的表面积和体积:
立体几何简答题练习 1、正方形ABCD 与正方形ABEF 所在平面相交于AB,在AE 、BD 上各有一点P 、Q,且AP=DQ 。求证:PQ ∥平面BCE.(用两种方法证明) 2、如图所示,P 是平行四边形ABCD 所在平面外一点,E 、F 分别在PA 、BD 上,且PE:EA=BF:FD,求证:EF ∥平面PBC. 3、如图,E ,F ,G ,H 分别是正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1的棱BC ,CC 1,C 1D 1,AA 1的中点。 求证:(1)EG ∥平面BB 1D 1D ; (2)平面BDF ∥平面B 1D 1H .
4、如图所示,已知P 是平行四边形ABCD 所在平面外一点,M 、N 分别为AB 、PC 的中点,平面PAD ∩平面PBC =l. (1)求证:l ∥BC ; (2)MN 与平面PAD 是否平行?试证明你的结论。 5、如图,在四棱锥S-ABCD 中,底面ABCD 是正方形,SA ⊥底面ABCD ,SA=SB ,点M 是SD 的中点,AN ⊥SC ,且交SC 于点N 。 (1)求证:SB ∥平面ACM ; (2)求证:平面SAC ⊥平面AMN ; (3)求二面角D-AC-M 的余弦值。 6、如图,在四棱锥P-ABCD 中,底面ABCD 是边长为2的正方形,侧面PAD ⊥底面ABCD,且PA=PD= 2 2 AD,E 、F 分别为PC 、BD 的中点. 求证:(1) 求证:EF ∥平面PAD; (2) 求证:平面PAB ⊥平面PDC; (3) 在线段AB 上是否存在点G,使得二面角C-PD-G 的余弦值为3 1 ?说明理由.
高中数学立体几何知识点总结 一 、空间几何体 (一) 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。 (二) 几种空间几何体的结构特征 1 、棱柱的结构特征 1.1 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 四棱柱 平行六面体直平行六面体 长方体正四棱柱 正方体 性质: Ⅰ、侧面都是平行四边形,且各侧棱互相平行且相等; Ⅱ、两底面是全等多边形且互相平行; Ⅲ、平行于底面的截面和底面全等; 棱长都相等 底面是正方形 底面是矩形 侧棱垂直于底面 底面是平行四边形 底面是四边形
1.3 棱柱的面积和体积公式 ch S =直棱柱侧(c 是底周长,h 是高) S 直棱柱表面 = c ·h+ 2S 底 V 棱柱 = S 底 ·h 2 、棱锥的结构特征 2.1 棱锥的定义 (1) 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。 (2)正棱锥:如果有一个棱锥的底面是正多边形,并且顶点在底面的投影是底面的中心,这样的棱锥叫做正棱锥。 2.2 正棱锥的结构特征 Ⅰ、 平行于底面的截面是与底面相似的正多边形,相似比等于顶点到截面的距离与顶点到底面的距离之比;它们面积的比等于截得的棱锥的高与原棱锥的高的平方比;截得的棱锥的体积与原棱锥的体积的比等于截得的棱锥的高与原棱锥的高的立方比; Ⅱ、 正棱锥的各侧棱相等,各侧面是全等的等腰三角形; 正棱锥侧面积: 1 '2 S ch = 正棱椎(c 为底周长,'h 为斜高) 体积:1 3 V Sh = 棱椎(S 为底面积,h 为高) 正四面体: 对于棱长为a 正四面体的问题可将它补成一个边长为 a 2 2 的正方体问题。 A B C D P O H
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。
第1讲 空间几何体 高考《考试大纲》的要求: ① 认识柱、锥、台、球及其简单组合体的结构特征,并能运用这些特征描述现实生活中简单物体的结构. ② 能画出简单空间图形(长方体、球、圆柱、圆锥、棱柱等的简易组合)的三视图,能识别上述的三视图所表示的立体模型,会用斜二测法画出它们的直观图. ③ 会用平行投影与中心投影两种方法,画出简单空间图形的三视图与直观图,了解空间图形的不同表示形式. ④ 会画某些建筑物的视图与直观图(在不影响图形特征的基础上,尺寸、线条等不作严格要求). ⑤ 了解球、棱柱、棱锥、台的表面积和体积的计算公式(不要求记忆公式). (一)例题选讲: 例1.四面体ABCD 的外接球球心在CD 上,且CD =2,AB =3,在外接球面上两点A 、B 间的球面距离是( ) A . 6π B .3 π C .32π D .65π 例2.如果圆台的母线与底面成60°角,那么这个圆台的侧面积与轴截面面积的比为( ) A .π2 B .π2 3 C .π332 D .π2 1 例3.在正三棱柱ABC —A 1B 1C 1中,侧棱长为2,底面三角形的边长为1,则BC 1与侧面ACC 1A 1所成的角 是 . 例4.如图所示,等腰△ABC 的底边AB =66,高CD =3,点B 是线段BD 上异于点B 、D 的动点.点F 在BC 边上,且EF ⊥AB .现沿EF 将△BEF 折起到△PEF 的位置,使PE ⊥AE .记BE =x ,V (x )表示四棱锥P-ACFE 的体积. (1)求V (x )的表达式; (2)当x 为何值时,V (x )取得最大值? (3)当V (x )取得最大值时,求异面直线AC 与PF 所成角的余弦值。 (二)基础训练: 1.下列几何体各自的三视图中,有且仅有两个视图相同的是( ) A .①② B .①③ C .①④ D .②④ 2.设地球半径为R ,若甲地位于北纬045东经0120,乙地位于南纬度0 75东经0120,则甲、乙两地球面距离为( ) (A )3R (B) 6 R π (C) 56 R π (D) 23R π ①正方形 ②圆锥 ③三棱台 ④正四棱锥
A P B C F E D 立体几何专题训练 1.在四棱锥P -ABCD 中,PA =PB .底面ABCD 是菱形, 且∠ ABC =60°.E 在棱PD 上,满足DE =2PE ,M 是AB 的中点. (1)求证:平面PAB ⊥平面PMC ; (2)求证:直线PB ∥平面EMC . 2.如图,正三棱柱ABC —A 1B 1C 1的各棱长都相 等, D 、 E 分别是CC 1和AB 1的中点,点 F 在BC 上且满 足BF ∶FC =1∶3. (1)若M 为AB 中点,求证:BB 1∥平面EFM ; (2)求证:EF ⊥BC 。 3.如图,在长方体1111ABCD A B C D -中,,E P 分别是 11,BC A D 的中点,M 、N 分别是1,AE CD 的中点,1,2AD AA a AB a === (1)求证://MN 面11ADD A (2)求三棱锥P DEN -的体积 4如图1,等腰梯形ABCD 中,AD ∠ο 60⊥⊥⊥ 4a 2a (1)求证:平面PCF ⊥平面PDE ; (2)求四面体PCEF 的体积. 6如图,等腰梯形ABEF 中,//AB EF ,AB =2, 1AD AF ==,AF BF ⊥,O 为AB 的中点,矩形ABCD 所在的平面和平面ABEF 互相垂直. (Ⅰ)求证:AF ⊥平面CBF ; (Ⅱ)设FC 的中点为M ,求证://OM 平面DAF ; (Ⅲ)求三棱锥C BEF -的体积. 7在直三棱柱111C B A ABC -中,,900=∠ABC E 、F 分别为 11A C 、11B C 的中点,D 为棱1CC 上任一点. (Ⅰ)求证:直线EF ∥平面ABD ;(Ⅱ)求证:平面ABD ⊥平面11BCC B 8已知正六棱柱111111ABCDEF A B C D E F -的所有棱长均为2,G 为 AF 的中点。 (1)求证:1F G ∥平面11BB E E ; (2)求证:平面1F AE ⊥平面11DEE D ; D A B C P E M A B D C E A B C D E P F A B C D E F M O C 1 A B C D E F A 1 B 1
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
必修2空间立体几何大题 一.解答题(共18小题) 1.如图,在三棱锥V﹣ABC中,平面V AB⊥平面ABC,△V AB为等边三角形,AC⊥BC且AC=BC=,O,M分别为AB,V A的中点. (1)求证:VB∥平面MOC;(2)求证:平面MOC⊥平面V AB(3)求三棱锥V﹣ABC的体积. 2.如图,三棱锥P﹣ABC中,PA⊥平面ABC,PA=1,AB=1,AC=2,∠BAC=60°. (1)求三棱锥P﹣ABC的体积; (2)证明:在线段PC上存在点M,使得AC⊥BM,并求的值. 3.如图,长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,AB=16,BC=10,AA1=8,点E,F分别在A1B1,D1C1上,A1E=D1F=4.过E,F的平面α与此长方体的面相交,交线围成一个正方形 (Ⅰ)在图中画出这个正方形(不必说出画法和理由) (Ⅱ)求平面α把该长方体分成的两部分体积的比值. 4.如图,直三棱柱ABC﹣A1B1C1的底面是边长为2的正三角形,E,F分别是BC,CC1的中点, (Ⅰ)证明:平面AEF⊥平面B1BCC1; (Ⅱ)若直线A1C与平面A1ABB1所成的角为45°,求三棱锥F﹣AEC的体积.
5.如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,已知AC⊥BC,BC=CC1,设AB1的中点为D,B1C∩BC1=E. 求证: (1)DE∥平面AA1C1C;(2)BC1⊥AB1. 6.如题图,三棱锥P﹣ABC中,平面PAC⊥平面ABC,∠ABC=,点D、E在线段AC上,且AD=DE=EC=2,PD=PC=4, 点F在线段AB上,且EF∥BC. (Ⅰ)证明:AB⊥平面PFE.(Ⅱ)若四棱锥P﹣DFBC的体积为7,求线段BC的长. 7.如图,AB是圆O的直径,点C是圆O上异于A,B的点,PO垂直于圆O所在的平面,且PO=OB=1, (Ⅰ)若D为线段AC的中点,求证;AC⊥平面PDO; (Ⅱ)求三棱锥P﹣ABC体积的最大值; 8.如图,四边形ABCD为菱形,G为AC与BD的交点,BE⊥平面ABCD. (Ⅰ)证明:平面AEC⊥平面BED; (Ⅱ)若∠ABC=120°,AE⊥EC,三棱锥E﹣ACD的体积为,求该三棱锥的侧面积.
高中数学-立体几何位置关系-平行与垂直证明方法汇总 (一)立体几何中平行问题 证明直线和平面平行的方法有: ①利用定义采用反证法; ②平行判定定理; ③利用面面平行,证线面平行。 主要方法是②、③两法 在使用判定定理时关键是确定出面内的 与面外直线平行的直线. 常用具体方法:中位线和相似 例1、P是平行四边形ABCD所在平面外一点,Q是PA的中点. 求证:PC∥面BDQ. 证明:如图,连结AC交BD于点O. ∵ABCD是平行四边形, ∴A O=O C.连结O Q,则O Q在平面BDQ内, 且O Q是△APC的中位线, ∴PC∥O Q. ∵PC在平面BDQ外, ∴PC∥平面BDQ. 例2、在棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1中,设M、N、E、F分别是棱A1B1、A1D1、C1D1、B1C1的中点.求证: (1)E、F、B、D四点共面; (2)面AMN∥面EFBD.
证明:(1)分别连结B 1D 1、ED 、FB ,如图, 则由正方体性质得 B 1D 1∥BD. ∵E 、F 分别是D 1C 1和B 1C 1的中点, ∴EF ∥ 21B 1D 1.∴EF ∥2 1 BD. ∴E 、F 、B 、D 对共面. (2)连结A 1C 1交MN 于P 点,交EF 于点Q ,连结AC 交BD 于点O ,分别连结PA 、Q O . ∵M 、N 为A 1B 1、A 1D 1的中点, ∴MN ∥EF ,EF ?面EFBD. ∴MN ∥面EFBD. ∵PQ ∥A O , ∴四边形PA O Q 为平行四边形. ∴PA ∥O Q. 而O Q ?平面EFBD , ∴PA ∥面EFBD.且PA ∩MN=P ,PA 、MN ?面AMN , ∴平面AMN ∥平面EFBD. 例3如图(1),在直角梯形P 1DCB 中,P 1D//BC ,CD ⊥P 1D ,且P 1D=8,BC=4,DC=4 6, A 是P 1D 的中点,沿A B 把平面P 1AB 折起到平面PAB 的位置(如图(2)),使二面角P —CD —B 成45°,设E 、F 分别是线段AB 、PD 的中点. 求证:AF//平面PE C ; 证明:如图,设PC 中点为G ,连结FG ,
高中数学立体几何知识点总结 一、空间几何体 (一)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。 (二)几种空间几何体的结构特征 1、棱柱的结构特征 1.1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 「斜機柱 ①校*L曲査十底雨>直棱 柱]一IF 皱ft 他械柱… 底面是四边形底面是平行四边形 棱柱四棱柱平行六面体侧棱垂直于底面底面是矩形 直平行六面体'长方体 底面是正方形棱长都相等 正四棱柱正方体 性质: I、侧面都是平行四边形,且各侧棱互相平行且相等; n、两底面是全等多边形且互相平行; 川、平行于底面的截面和底面全等;
2 1.3棱柱的面积和体积公式 S 直棱柱侧ch ( c 是底周长,h 是咼) S 直棱柱表面=c ? h+ 2S 底 V 棱柱=S 底? h 2、棱锥的结构特征 2.1棱锥的定义 (1) 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。 (2) 正棱锥:如果有一个棱锥的底面是正多边形, 并且顶 点在底面的投影是底面的中心,这样的棱锥叫做正棱锥。 2.2正棱锥的结构特征 I 、平行于底面的截面是与底面相似的正多边形, 相似比 等于顶点到截面的距离与顶点到底面的距离之比;它们面积 的比等于截得的棱锥的高与原棱锥的高的平方比; 截得的棱 锥的体积与原棱锥的体积的比等于截得的棱锥的高与原棱 锥的高的立方 比; n >正棱锥的各侧棱相等,各侧面是全等的等腰三角形; 正棱锥侧面积: 1 S 正棱椎 (c 为底周长,h'为斜高) 2 1 体积:V 棱椎-Sh ( S 为底面积,h 为高) 3 正四面体: 对于棱长为a 正四面体的问题可将它补成一个边长为 2 -a 的正方体问题。 P O H C
空间向量与立体几何经典题型与答案 1 已知四棱锥P ABCD -的底面为直角梯形,//AB DC ,⊥=∠PA DAB ,90ο 底面ABCD ,且 1 2 PA AD DC === ,1AB =,M 是PB 的中点 (Ⅰ)证明:面PAD ⊥面PCD ; (Ⅱ)求AC 与PB 所成的角; (Ⅲ)求面AMC 与面BMC 所成二面角的大小 证明:以A 为坐标原点AD 长为单位长度,如图建立空间直角坐标系,则各点坐标为 1 (0,0,0),(0,2,0),(1,1,0),(1,0,0),(0,0,1),(0,1,)2 A B C D P M (Ⅰ)证明:因.,0),0,1,0(),1,0,0(DC AP DC AP DC AP ⊥=?==所以故 由题设知AD DC ⊥,且AP 与AD 是平面PAD 内的两条相交直线,由此得DC ⊥面PAD 又DC 在面 PCD 上,故面PAD ⊥面PCD (Ⅱ)解:因),1,2,0(),0,1,1(-==PB AC . 510 | |||,cos ,2,5||,2||=??>=<=?==PB AC PB AC PB AC PB AC PB AC 所以故 (Ⅲ)解:在MC 上取一点(,,)N x y z ,则存在,R ∈λ使,MC NC λ= ..2 1 ,1,1),21,0,1(),,1,1(λλ==-=∴-=---=z y x MC z y x NC 要使14 ,00,.25 AN MC AN MC x z λ⊥=-==u u u r u u u u r g 只需即解得 ),5 2 ,1,51(),52,1,51(,. 0),5 2 ,1,51(,54=?-===?=MC BN BN AN MC AN N 有此时能使点坐标为时可知当λ ANB MC BN MC AN MC BN MC AN ∠⊥⊥=?=?所以得由.,0,0为 所求二面角的平面角 30304||,||,. 555 2 cos(,).3||||2 arccos(). 3 AN BN AN BN AN BN AN BN AN BN ===-∴==-?-u u u r u u u r u u u r u u u r Q g u u u r u u u r u u u r u u u r g u u u r u u u r 故所求的二面角为
由判定定理和性质定理构成一套完整的定理体系,在应用中:低一级位置关系判定高一级位置关系;高一级位置关系推出低一级位置关系,前者是判定定理,后者是性质定理。 1. 线线、线面、面面平行关系的转化: αβ αγβγ //,// ==???? a b a b 面面平行性质 ??? ? ? 面面平行性质 αγβγαβ //////?? ?? 2. 线线、线面、面面垂直关系的转化: a a OA a PO a PO a AO ?⊥?⊥⊥?⊥αα 在内射影则 面面垂直判定 线面垂直定义 l a l a ⊥??⊥? ??α α 面面垂直性质,推论2 αβ αββα⊥=?⊥?⊥??? ? ? b a a b a , αγβγαβ γ⊥⊥=?⊥? ?? ? ? a a 面面垂直定义 αβαβαβ =--?⊥? ?? l l ,且二面角成直二面角
面面∥面面平行判定2 线面垂直性质2a b a b //⊥?⊥??? α α a b a b ⊥ ⊥???? αα// a a ⊥⊥?? ?? αβα β // αβα β//a a ⊥⊥? ?? a 4. 应用以上“转化”的基本思路——“由求证想判定,由已知想性质。” 5. 唯一性结论: 1. 三类角的定义: (1)异面直线所成的角θ:0°<θ≤90 ° (2)直线与平面所成的角:0°≤θ≤90° (3)二面角:二面角的平面角θ,0°<θ≤180° 2. 三类角的求法:转化为平面角“一找、二作、三算” 即:(1)找出或作出有关的角;(2)证明其符合定义; (3)指出所求作的角; (4)计算大小。
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 , 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 αα⊥??? ? ?????=?⊥⊥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 空间距离 1.两条异面直线间的距离 和两条异面直线分别垂直相交的直线,叫做这两条异面直线的公垂线;两条异面直线的公垂线在这两条异 面直线间的线段的长度,叫做两条异面直线的距离. 2.点到平面的距离 从平面外一点引一个平面的垂线,这点和垂足之间的距离叫做这个点到这个平面的距离. 3.直线与平面的距离 如果一条直线和一个平面平行,那么直线上各点到这平面的距离相等,且这条直线上任意一点到平面的距离叫做这条直线和平面的距离. 4.两平行平面间的距离 和两个平行平面同时垂直的直线,叫做这两平行平面的公垂线,它夹在两个平行平面间的公垂线段的长叫做这两个平行平面的距离. 题型一:两条异面直线间的距离 【例1】 如图,在空间四边形ABCD 中,AB =BC =CD =DA =AC =BD =a ,E 、F 分别是AB 、CD 的中点. (1)求证:EF 是AB 和CD 的公垂线; (2)求AB 和CD 间的距离; 【规解答】 (1)证明:连结AF ,BF ,由已知可得AF =BF . 又因为AE =BE ,所以FE ⊥AB 交AB 于E . 同理EF ⊥DC 交DC 于点F . 所以EF 是AB 和CD 的公垂线. (2)在Rt △BEF 中,BF = a 23 ,BE =a 21, 所以EF 2=BF 2-BE 2=a 2 12,即EF =a 22 . 由(1)知EF 是AB 、CD 的公垂线段,所以AB 和CD 间的距离为 a 2 2 . 【例2】 如图,正四面体ABCD 的棱长为1,求异面直线AB 、CD 之间的距离. 设AB 中点为E ,连CE 、ED . ∵AC =BC ,AE =EB .∴CD ⊥AB .同理DE ⊥AB . ∴AB ⊥平面CED .设CD 的中点为F ,连EF ,则AB ⊥EF . 同理可证CD ⊥EF .∴EF 是异面直线AB 、CD 的距离. ∵CE =23,∴CF =FD =21,∠EFC =90°,EF =2221232 2 =??? ??-??? ? ??. ∴AB 、CD 的距离是 2 2 . 【解后归纳】 求两条异面直线之间的距离的基本方法: (1)利用图形性质找出两条异面直线的公垂线,求出公垂线段的长度. (2)如果两条异面直线中的一条直线与过另一条直线的平面平行,可以转化为求直线与平面的距离. (3)如果两条异面直线分别在两个互相平行的平面,可以转化为求两平行平面的距离. 题型二:两条异面直线间的距离 【例3】 如图(1),正四面体ABCD 的棱长为1,求:A 到平面BCD 的距离; 过A 作AO ⊥平面BCD 于O ,连BO 并延长与CD 相交于E ,连AE . ∵AB =AC =AD ,∴OB =OC =OD .∴O 是△BCD 的外心.又BD =BC =CD , ∴O 是△BCD 的中心,∴BO = 3 2BE =332332= ?. 例1题图 例2题图 例3题图
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,