第一章《立体几何初步》单元知识总结
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了解柱,锥,台,球及简单组合体的结构特征。
能画出简单空间图形的三视图,能识别三视图所表示的立体模型,并会用斜二测法画出它们的直观图。
通过观察用平行投影与中心投影这两种方法画出的视图与直观图,了解空间图形的不同表示形式。
理解柱,锥,台,球的表面积及体积公式。
理解平面的基本性质及确定平面的条件。
掌握空间直线与直线,直线与平面,平面与平面平行的判定及性质。
掌握空间直线与平面,平面与平面垂直的判定及性质。
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1.学习方法指导
空间几何体
①空间图形直观描述了空间形体的特征,我们一般用斜二测画法来画空间图形的直观图。
②空间图形可以看作点的集合,用符号语言表述点,线,面的位置关系时,经常用到集合的有关符号,要注意文字语言,符号语言,图形语言的相互转化。
③柱,锥,台,球是简单的几何体,同学们可用列表的方法对它们的定义,性质,表面积及体积进行归纳整理。
④对于一个正棱台,当上底面扩展为下底面的全等形时,就变为一个直棱柱;当上底面收缩为中心点时,就变为一个正棱锥。由和,就可看出它们的侧面积与体积公式的联系。
点,线,面之间的位置关系
①“确定平面”是将空间图形问题转化为平面图形问题来解决的重要条件,这种转化最基本的就是三个公理。
②空间中平行关系之间的转化:直线与直线平行 直线与平面平行
平面与平面平行。
③空间中垂直关系之间的转化:直线与直线垂直 直线与平面垂直
平面与平面垂直。
2.思想方法小结
在本章中需要用到的数学思想方法有:观察法,数形结合思想,化归与转化思想等。主要是立体几何问题转化为平面几何问题,平行与垂直的相互转化等。
3.综合例题分析
例1:如图,P是ABC所在平面外一点,,,分别是,,的重心。
求证:平面平面ABC; P
求:.
证明:(1) 连结,,,设,
,,则D,E,F分
别是BC,AC,AB的中点,且
C
A
B
所以, ,
且,,
所以 ,
从而, 平面平面ABC.
(2) 由平面几何知识有,,
所以, .
点评: (1)由线线平行 线面平行 面面平行,是证明平行问题的常用方法.
(2)灵活运用平面几何知识是解决本题的关键。
例2:试证:正四面体内任意一点到各面距离之和等于这个正四面体的高。
分析:如图,设P为正四面体ABCD内任一点,AO为正四面体 A
的高,点P到各面的距离分别为
则 P
B D
C
即
正四面体各面是全等的正三角形
点评:多面体问题常用技巧有“割”“补”“等积变换”等,利用这些技巧可使问题化繁为易。
例3:圆台的内切球半径为R,且圆台的全面积和球面积之比为。求圆台的上,下底面半径()。
解:如图,设圆台母线为, 则,由平面几何知识得,
即
又
由题意得,
即
代入 得 ,,.
点评: (1) 解组合体的关键是注意选择合适的角度画出示意图,通过交点交线来研究问题,正确作出截面,把复杂问题转化为熟悉的,较常见的问题.
(2) 轴截面在解决旋转体问题中,有着相当重要的作用.
例4.已知三棱锥中,,,⊥平面,,
分别是上的动点,且,
(Ⅰ)求证:不论为何值,总有平面⊥平面;
(Ⅱ)当为何值时,平面⊥平面?
证(Ⅰ)∵平面,∴,
∵,且,∴平面,
又∵(),
∴不论为何值,恒有,∴平面,平面,
∴不论为何值恒有平面⊥平面.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,,又要平面平面,
∴平面,∴,
∵,,,
∴,
∴,由得,
∴,
故当时,平面平面.
点评:证明垂直和平行一样,要注意线面与面面的转化及立几与平几的转化。
误区莫入
几何中的平面是没有厚度且可以无限延展,因此,用平行四边形表示平面时,必要时可以把它延展开来。如同画直线一样,直线是可以无限延展的,但在画直线时,却只画出一条线段来表示。
平面几何中有些概念和性质,推广到空间不一定正确。如:“过直线外一点只能作一条直线与已知直线垂直”在空间就不正确。而有些命题推广到空间还是正确,如:平行线的传递性及关于两角相等的定理等。
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