2013高考理科数学解题方法攻略—立体几何2

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高 考 立 体 几 何 常考与方法: 1.求异面直线所成的角0,90: 解题步骤:一找(作):利用平移法找出异面直线所成的角;(1)可固定一条直线平移另一条与其相交;(2)可将两条一面直线同时平移至某一特殊位置。常用中位线平移法 二证:证明所找(作)的角就是异面直线所成的角(或其补角)。常需要证明线线平行; 三计算:通过解三角形,求出异面直线所成的角;

2求直线与平面所成的角0,90:关键找“两足”:垂足与斜足 解题步骤:一找:找(作)出斜线与其在平面内的射影的夹角(注意三垂线定理的应用);二证:证明所找(作)的角就是直线与平面所成的角(或其补角)(常需证明线面垂直);三计算:常通过解直角三角形,求出线面角。

3求二面角的平面角0, 解题步骤:一找:根据二面角的平面角的定义,找(作)出二面角的平面角; 二证:证明所找(作)的平面角就是二面角的平面角(常用定义法,三垂线法,垂面法); 三计算:通过解三角形,求出二面角的平面角。

常考点一:三视图

1.若某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则此几何体的体积是 3cm

常考点二: 体积、表面积、距离、角 1. 如图所示,已知正四棱锥S—ABCD侧棱长为2,底面边长为3,E是SA的中点,则异面直线BE与SC所成角的大小为

223

2

21

A1 C B A

B1

C1 D1 D O _____________. 2.如上图,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,O是底面A1B1C1D1的中心,则O到平面AB C1D1的距离为__________________. 3.已知,,,SABC是球O表面上的点,SAABC平面,ABBC,1SAAB, 2BC,则球O表面积等于____________.

常考点三: 平行与垂直的证明 1. 正方体1111ABCD-ABCD,1AA=2,E为棱1CC的中点. (Ⅰ) 求证:11BDAE; (Ⅱ) 求证://AC平面1BDE; (Ⅲ)求三棱锥A-BDE的体积.

常考点四: 异面直线所成的角,线面角,二面角 1.如图,四棱锥P—ABCD的底面ABCD为正方形,PD⊥底面ABCD,PD=AD.求证:(1)平面PAC⊥平面PBD; (2)求PC与平面PBD所成的角;

常考点五: 线面、面面关系判断题 1.已知直线l、m、平面α、β,且l⊥α,mβ,给出下列四个命题: (1)α∥β,则l⊥m (2)若l⊥m,则α∥β (3)若α⊥β,则l∥m (4)若l∥m,则α⊥β 其中正确的是__________________.

高考题 1. (2011年高考山东卷理科19)在如图所示的几何体中,四边形ABCD为平行四边形,∠ ACB=90,EA⊥平面ABCD,EF∥AB,FG∥BC,EG∥AC.AB=2EF.

A1D1C1B1AEDCB (Ⅰ)若M是线段AD的中点,求证:GM∥平面ABFE; (Ⅱ)若AC=BC=2AE,求二面角A-BF-C的大小. 2.(2011年高考浙江卷理科20)如图,在三棱锥PABC中,ABAC,D 为BC的中点,PO⊥平面ABC,垂足O落在线段AD上,已知BC=8,PO=4,AO=3,OD=2

(Ⅰ)证明:AP⊥BC;(Ⅱ)在线段AP上是否存在点M,使得二面角A-MC-β为直二面角?若存在,求出AM的长;若不存在,请说明理由。 (I)证明:如图,以O为原点,以射线OP为z轴的正半轴, 建立空间直角坐标系O—xyz

则(0,0,0),(0,3,0),(4,2,0),(4,2,0),(0,0,4)OABCP,

(0,3,4),(8,0,0)APBC,由此可得0APBC,所以

APBC,即.APBC

(II)解:设,1,(0,3,4)PMPAPM则 BMBPPMBPPA

(4,2,4)(0,3,4)(4,23,44)

(4,5,0),(8,0,0)ACBC

设平面BMC的法向量1111(,,)nxyz, 平面APC的法向量2n222(,,)xyz

由110,0,BMnBCn

得11114(23)(44)0,80,xyxx 即11110,23(0,1,)2344,44xnzy可取 由220,0.APnACn即2222340,450,yzxy 得222225,4(5,4,3).3,4xynzy可取 由12230,430,44nn得 解得25,故AM=3。 综上所述,存在点M符合题意,AM=3。 方法二: (I)证明:由AB=AC,D是BC的中点,得ADBC 又PO平面ABC,得.POBC 因为POADO,所以BC平面PAD, 故.BCPA (II)解:如图,在平面PAB内作BMPA于M,连CM, 由(I)中知APBC,得AP平面BMC, 又AP平面APC,所以平面BMC平面APC。

在222,41,41.RtADBABADBDAB中得

在222,RtPODPDPOOD中, 在222,,RtPDBPBPDBD中 所以222236,PB=6.PBPOODDB得 在222RtPOA,25,5.PAAOOPPA中得

又2221cos,23PAPBABBPAPAPB 从而PMcos2PBBPA,所以AM=PA-PM=3。 综上所述,存在点M符合题意,AM=3。

3.(2011年高考辽宁卷理科18)如图,四边形ABCD为正方形,PD⊥平面ABCD,PD∥QA,QA=AB=12PD. (I)证明:平面PQC⊥平面DCQ (II)求二面角Q-BP-C的余弦值. 18.解: 如图,以D为坐标原点,线段DA的长为单位长,射线DA为x轴的正半轴建立空间直角坐标系D—xyz. (I)依题意有Q(1,1,0),C(0,0,1),P(0,2,0).

则(1,1,0),(0,0,1),(1,1,0).DQDCPQ

所以0,0.PQDQPQDC 即PQ⊥DQ,PQ⊥DC. 故PQ⊥平面DCQ. 又PQ平面PQC,所以平面PQC⊥平面DCQ. „„„„6分

(II)依题意有B(1,0,1),(1,0,0),(1,2,1).CBBP 设(,,)nxyz是平面PBC的法向量,则0,0,20.0,nCBxxyznBP



即

因此可取(0,1,2).n 设m是平面PBQ的法向量,则0,0.mBPmPQ

可取15(1,1,1).cos,.5mmn所以 故二面角Q—BP—C的余弦值为15.5 „„„„„„12分

4.(2011年高考安徽卷理科17)如图,ABCDEFG为多面体,平面ABED与

平面AGFD垂直,点O在线段AD上,1,2,OAODOABV,△OAC,△

ODE,△ODF都是正三角形.

(Ⅰ)证明直线BC∥EF;(II)求棱锥F-OBED的体积。 (Ⅰ)(综合法) 证明:设G是线段DA与线段EB延长线的交点,由于△OAB与△ODE都是正三角形,所以OB∥DE21,OB=DE21,OG=OD=2 同理,设G′是线段DA与线段FC延长线的交点,有OG′=OD=2,又由于G和G′都在线段DA的延长线上,所以G与G′重合。 在△GED和△GFD中,由OB∥DE21,OB=DE21和OC∥DF21, OC=DF21,可知B,C分别是GE和GF的中点,所以BC是△GEF的中位线,故BC∥EF. (向量法)

过点F作FQ⊥AD,交AD于点Q,连QE,由平面ABED⊥平面ADFC,知FQ⊥平面ABED,以Q为坐标原点,QE为x轴正向,QD为y轴正向,QF为z轴正向,建立如图所示空间直角坐标系。

由条件知E(3,0,0),F(0,0,3),B(23,-23,0),C(0,-23,23)。

则有,)23,0,23(BC,)3,0,3(EF。 所以BCEF2,即得BC∥EF. (Ⅱ)解:由OB=1,OE=2,∠EOB=60°,知SEOB=23,而△OED是边长为2的正三角形,故SOED=3,所以SOBED=SEOB+SOED=233。