立体几何高三复习讲义(推荐)可直接使用.doc
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立体几何
1.空间几何体的结构特征
结构特征
图例
棱柱
(1)两底面相互平行,其余各面都是平行四边形;
(2)侧棱平行且相等.
圆柱
(1)两底面相互平行;
(2)侧面的母线平行于圆柱的轴;
(3)是以矩形的一边所在直线为旋转轴,其余三边旋转形成的曲面所围成的几何体.
棱锥
(1)底面是多边形,各侧面均是三角形;
(2)各侧面有一个公共顶点.
圆锥
(1)底面是圆;
(2)是以直角三角形的一条直角边所在的直线为旋转轴,其余两边旋转形成的曲面所围成的几何体.
棱台
(1)两底面相互平行;
(2)是用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥,底面和截面之间的部分.
圆台
(1)两底面相互平行;
(2)是用一个平行于圆锥底面的平面去截圆锥,底面和截面之间的部分.
球
(1)球心到球面上各点的距离相等;
(2)是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.
2.表面积和体积公式
体积公式
体积公式
棱柱
圆柱
棱锥
圆锥
棱台
圆台
表面积相关公式
表面积相关公式
棱柱
圆柱
(r:
底面半径,h:
高)
棱锥
圆锥
(r:
底面半径,l:
母线长)
棱台
圆台
(r:
下底半径,r’:
上底半径,l:
母线长)
球表面积:
(R:
球的半径).球体积:
.
正四面体:
四个面都是等边三角形.(一般可将正四面体放入正方体中讨论分析).
2三视图
例题6.下列四个几何体中,各几何体的三视图有且仅有两个视图相同的是()
A.①② B.②③ C.②④ D.①③
例题8.一空间几何体三视图如图所示,则该几何体的体积为()
A.B.C.2D.6
例题11.某几何体的三视图如图1所示(单位长度:
cm),则此几何体的表面积()
3空间中点、线、面位置关系
(1)两条直线位置关系:
相交、平行、异面
(2)直线与平面位置关系:
相交——有且只有一个公共点
平行——无公共点
在平面内——有无数个公共点
(3)两个平面位置关系:
相交——有一条公共直线。
平行——无公共点。
立体几何证法
一.证线面平行
例题12.如图,是正四棱柱侧棱长为1,底面边长为2,E是棱BC的中点。
求证:
平面;
例题14.如图所示,四棱锥P-ABCD底面是直角梯形,底面ABCD,E为PC的中点。
PA=AD=AB=1。
(1)证明:
(2)证明:
二.证面面平行
例题15(2010诸暨)如图,四棱锥P—ABCD的底面ABCD是边长为2的菱形,,点M
是棱PC的中点,N是棱PB的中点,平面ABCD,AC、BD交于点O。
求证:
平面OMN//平面PAD;
A
B
C
D
A1
B1
C1
D1
F
M
例题16.如图,已知棱柱的底面是菱形,且面,,=1,为棱的中点,为线段的中点,
(Ⅰ)求证:
面;
(Ⅱ)试判断直线MF与平面的位置关系,并证明你的结论;
三.证线面垂直
A
B
C
A1
B1
C1
D
例题17如图所示,在直三棱柱中,,,,.证明:
平面;
例题19.(2010金华十校)一个多面体的三视图和直观图如图所示,其中正视图和俯视图均为矩形,侧视图为直角三角形,M、G分别是AB、DF的中点。
(1)求证:
CM平面FDM;
(2)在线段AD上确定一点P,使得GP//平面FMC,并给出证明;
(3)求直线DM与平面ABEF所成的角。
[来源:
学科网]
例题20.如图,在四棱锥中,平面平面.底面为矩形,,.求证:
;
四.证面面垂直
例题22.如图ABCD是正方形,O是正方形的中心,PO底面 ABCD,E是PC的中点.
P
A
B
D
O
E
C
求证:
(1).PA//平面BDE;
(2).平面PAC平面BDE.
例题23.(2010浙江宁波)已知垂足为,是的中点且,,.
(1)求证:
平面平面;
(2)求直线与平面所成角的正切值.
五.证线线垂直(先证线面垂直):
例题24.如图所示,在长方体中,,连结、.
(Ⅰ)求证:
;(Ⅱ)求三棱锥的体积.
例题26.已知ABCD是矩形,,E、F分别是线段AB、BC的中点,面ABCD.
第26题图
C
D
B
A
P
E
F
证明:
PF⊥FD;
例题28.(2010浙江三校)如图,在三棱拄中,侧面,已知,
(Ⅰ)求证:
;
(Ⅱ)试在棱(不包含端点上确定一点的位置,使得;
线面关系综合
例题29.(2010衢州)已知直线及两个平面、,下列命题正确的是()
A.若,则 B.若,则
C.若,则D.若,则
例题32.(12苍南)已知直线,给出下列四个命题
①若;②若;
③若;④若其中正确命题的个数是()
A.0 B.1 C.2 D.3
例题33.(2010宁波)设均为直线,其中在平面内,则“”是“且”的()
(A)充分不必要条件 (B)必要不充分条件
(C)充分必要条件 (D)既不充分也不必要条件
4空间向量与立体几何
1、空间直角坐标系:
(1)若空间的一个基底的三个基向量互相垂直,且长为,这个基底叫单位正交基底,用表示;
(2)在空间选定一点和一个单位正交基底,以点为原点,分别以的方向为正方向建立三条数轴:
轴、轴、轴,它们都叫坐标轴.我们称建立了一个空间直角坐标系,点叫原点,向量都叫坐标向量.通过每两个坐标轴的平面叫坐标平面,分别称为平面,平面,平面;
2、空间直角坐标系中的坐标:
在空间直角坐标系中,对空间任一点,存在唯一的有序实数组,使,有序实数组叫作向量在空间直角坐标系中的坐标,记作,叫横坐标,叫纵坐标,叫竖坐标.
3、设a=,b=
(1)a±b=。
(2)a=.(3)a·b=.
(4)a∥b;ab.
(5)模长公式:
若,则.
(6)夹角公式:
.
(7)两点间的距离公式:
若,,则
(8)设
则=,.
AB的中点M的坐标为.
法向量:
与平面垂直的向量。
利用空间向量解决立体几何问题:
(1)证明线面垂直的步骤:
I求出该平面的一个法向量;(法向量:
垂直于某平面的向量叫做该平面的法向量)
II证明直线与法向量平行
(2)证明两平面互相垂直的步骤:
I分别求出两个平面的法向量;
II证明两个法向量互相垂直
(3)证明线面平行的步骤:
I求出平面的法向量;
II证明直线与法向量垂直
(4)证明两个平面平行的步骤:
I分别求出两个平面的法向量:
II证明两个法向量互相平行
异面直线所成的角:
过空间任意一点引两条直线分别平行于两条异面直线,它们所成的锐角(或直角)就是异面直线所成的角。
例题39.(福建卷)如图,四面体ABCD中,O、E分别BD、BC的中点,CA=CB=CD=BD=2
(Ⅰ)求证:
AO⊥平面BCD;
(Ⅱ)求异面直线AB与CD所成角的大小余弦值;
(
例题40.(广东卷)如图5所示,、分别世、的直径,与两圆所在的平面均垂直,.是的直径,,.
(1)求直线与所成的角余弦值.
直线与平面所成角:
平面的一条斜线和它在平面内的射影所成的锐角,叫这条直线和这个平面所成的角。
范围为0-90度(l∥α时所成角0°,l⊥α时所成角90°)
(5)求线面角的步骤:
I求出平面的法向量;
II求出直线所在向量与法向量夹角的余弦值的绝对值,即该直线与平面夹角的正弦值;
III求出线面角
例题41.(浙江卷)如图,在四棱锥P—ABCD中,底面为直角梯形,AD∥BC,∠BAD=90°,PA⊥底面ABCD,且PA=AD=AB=2BC,M、N分别为PC、PB的中点。
(Ⅰ)求证:
PB⊥DM;(Ⅱ)求BD与平面ADMN所成的角。
例题43(温州)如图,已知平面,∥,
是正三角形,且.
(1)设是线段的中点,求证:
∥平面;
(2)求直线与平面所成角的余弦值.
例题44(台州)已知为平行四边形,,,,是长方形,是的中点,平面平面,
(Ⅰ)求证:
;
(Ⅱ)求直线与平面所
成角的正切值.
二面角:
平面内的一条直线把平面分为两部分,其中的每一部分都叫做半平面,从一条直线出发的两个半平面所组成的图形,叫做二面角(这条直线叫做二面角的棱,每个半平面叫做二面角的面).范围为0-180度。
(6)求二面角的步骤:
I首先用观察法判断二面角是钝角还是锐角
II分别求出两个平面的法向量;
III求出两个法向量夹角的余弦值,根据是否为钝角判断余弦是否需要变号
IV求出二面角
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