海南高考立体几何真题
一.绘画
画图是立体几何学习中的一项基本功,对培养空间概念也有积极意义。而且在绘图中需要用到空间中的很多线与面的关系。所以画图是解决立体几何问题的第一步,画好图有利于解题。
例1在已知的立方体中,点P、E、F分别是边AB、BC的中点(如图1)。使立方体的横截面通过点P、E和f .
分析:制图是学生学习中的一个弱项,很难画出多面体截面。学生看到这样的题目不知道说什么好。有的同学把P,E,F连起来得到一个三角形,认为是必考段。其实做截面就是找两个平面的交点,只能找到交点上的两点。观察给定的条件(如图2),发现PE是一个交,并且因为平面ABCD//。根据面与面平行的性质,截面与平面的交线必须平行于PE。f是的中点,所以如果我们取中点Q,那么FQ也是一个交点。如果我们把FQ和的延长线延伸到一个点M,由公理3可知,点M是平面与平面的交,甚至PM是点K的交,那么QK和KP就是两个交。同样,我们可以找到FR和RE的两个交点(如图2)。
第二,看图
图形往往蕴含着深刻的含义,对图形的理解程度影响着我们正确的解题,所以理解图形是解题的重要一环。
例2如图3所示,在边长为a的立方体中,EF是边AB上的线段,ef = b < a,若q是顶上的定点,p在顶上滑动,则四面体的体积PQEF()。
(a)是变量,有最大值(b)是变量,有最小值(c)是变量,没有最大值,最小值(d)是常数。
分析:要解决这个问题,需要仔细分析图形的特性。这个图表中有许多不确定的因素。线段EF的位置是不确定的,P点是滑动的,但是我们能在这一系列的变化中找到稳定的因素吗?求四面体体积的条件是什么?
仔细观察图形,哪边应该是底部?通过观察,我们发现它的形状和位置会发生变化,但是底EF是不变的,P到EF的距离也是不变的,所以它的面积是不变的。然后我们发现Q点到曲面PEF的距离是常数,所以四面体PQEF的体积也是常数。我们没有任何计算,图形的分析帮助我们解决问题。
第三,使用地图
在立体几何的学习中,我们会遇到很多似是而非的结论。为了证明这一点,我们目前无法完成它。这时候可以考虑构造一个特殊的图来推翻结论。这样的图是反例图。如果我们心中有这样一个反例图,它可以帮助我们快速做出判断。
例3判断下列命题是否正确:底为正三角形,相邻两条边形成的二面角相等的三棱锥是正三棱锥。
分析:这是一个学生容易犯错误的问题。大家都觉得命题是对的,其实是错的,只是一时举不出例子来说明。问题的关键是二面角相等,很难处理。可以考虑用正三棱锥通过变形得到吗?
如图4,设正三棱锥的边等腰三角形PAB的顶角为,底角为,作平分线,PA与E相交,EC连线。可以证明是等腰三角形,所以AB = BE。同理,EC = AB。那么,△EBC是正三角形,是符合要求的三棱锥,但不是正三棱锥。
立体几何学习中的图形观(2)
第四,映射
在立体几何的学习中,我们可以根据题目的特点精心构建相应的特殊几何模型,把不熟悉的复杂问题变成熟悉的简单问题。
例4设A、B、C是两个不同平面上的三条直线,D是A和B的公垂线,如果是这样,那么C和D的位置关系是()。
(a)相交(b)平行(c)异面(d)异面或平行。
解析:判断空间直线位置关系的最好方法是构造合适的几何图形,这种方法的优点是直观,容易判断。根据这个问题的特点,我们可以考虑构造一个立方体,如图5所示。在立方体中,设AB = A,BC = D,当C是直线时,C平行于D;当c是一条直线时,c和d是不同的平面,所以选择d。
五、拼图
空间的基本图形由点、线、面组成,一些特殊图形也可以通过基本图形的拼接得到。在拼图的过程中,我们会发现一些变化和不变的东西,从中我们可以认识到这个图形的特点,找出解决所要解决问题的方法。
例5给定一张任意三角形的纸,要求剪成直三棱柱模型,使其总面积等于给定三角形的面积。请设计一个方案,并简要说明。
解析:这是2002年高考立体几何题的一部分。这种新颖的设计让很多平时习惯做证明和计算题的同学无所适从。这是一个动作问题,但不仅仅是简单的剪拼动作,更重要的是一种心灵的“动作”,思维的“动作”。受题目叙述的影响,人们常常会想怎么折。参考答案也给出了折叠方法。那么这个方法是从哪里来的呢?其实逆向思维是这个问题很好的切入点。我们思考:如何将一个直三棱柱展开成三角形?
将一个直三棱柱展开后,可以得到A和B两部分,A里面的三角形与B全等,A外面的三角形是三个等宽的矩形。现在的问题是,是否可以把B分成三份,加到A的三个角上,形成一个三角形(如图C)。因为A中三角形的外侧是等宽的矩形,所以三角形的顶点应该在原三角形的三个角的平分线上,又因为面积应该相等,所以A中三角形的顶点应该在原三角形的心与顶点的连线的中点上(如图D)。按照这种设计,切割后可以折叠成直三棱柱。
第六,改图
几何图形千变万化,在不断的变化中展现几何图形的魅力,在不断的变化中培养我们的能力,在有意无意的变化中拓宽我们的思维。
例6已知在三棱锥中,PA = A,AB = AC = 2A,求三棱锥的体积。
分析:解决这个问题的方法有很多,但是切割是一个很好的选择。
Idea 1设D为AB的中点,意思是:,所以有:
这个解实际上是把三棱锥分成两部分,三棱锥B-PAD的底是直角三角形,高是BD,这样就大大简化了计算。这种划分方法也是解决立体几何问题的重要策略,它使复杂变得简单,未知变得已知。
想法二:从A点出发的三条边的夹角为0,所以可以补为正四面体。
如图,将AP延伸到S,使PA = PS,连接SB和SC,使四面体S-ABC为边长等于2a的正四面体,并且
从以上六个方面可以看出,在立体几何的学习中,如果能正确理解、合理运用、不断变换图形,就一定能使我们的学习更上一层楼。
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