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文檔簡介
一、基礎題型與解題方法1.空間幾何體性質與計算常見題型:求棱柱、棱錐、球的表面積/體積幾何體內接/外接球問題截面問題(如正方體中作平行截面)關鍵技巧:等體積法:轉換頂點求三棱錐體積(如例1)補形法:將不規(guī)則幾何體補成長方體處理空間展開圖:求最短路徑(螞蟻爬行問題)例1:
三棱錐P?ABCP?ABC中,PA⊥PA⊥底面ABCABC,∠ACB=90°∠ACB=90°,PA=AC=BC=2PA=AC=BC=2,求三棱錐體積。
解:直接利用公式
V=13×S△ABC×PA=43V=31×S△ABC×PA=34。2.空間平行與垂直證明核心定理:線面平行:判定定理(線線平行→線面平行)面面垂直:性質定理(若線面垂直,則過該線的面與另一面垂直)解題步驟:建系(若適用)或作輔助線利用中位線、平行四邊形等平面幾何工具反證法(適用于否定性命題)例2:
正方體ABCD?A1B1C1D1ABCD?A1B1C1D1中,證明BD1⊥BD1⊥平面ACB1ACB1。
關鍵:通過向量法證明BD1BD1與ACAC、AB1AB1均垂直。二、空間向量應用題型1.空間角與距離計算三大角公式:線線角:cos?θ=∣u??v?∣/(∣u?∣∣v?∣)cosθ=∣u?v∣/(∣u∣∣v∣)線面角:sin?θ=∣u??n?∣/(∣u?∣∣n?∣)sinθ=∣u?n∣/(∣u∣∣n∣)二面角:cos?θ=n1??n2?/(∣n1?∣∣n2?∣)cosθ=n1?n2/(∣n1∣∣n2∣)(注意觀察銳角/鈍角)距離公式:點面距:d=∣AP??n?∣/∣n?∣d=∣AP?n∣/∣n∣(AA為面上一點)異面直線距:d=∣MN??(u?×v?)∣/∣u?×v?∣d=∣MN?(u×v)∣/∣u×v∣(需公垂向量)例3:
四棱錐P?ABCDP?ABCD底面為正方形,PD⊥PD⊥底面,PD=AB=2PD=AB=2,求二面角A?PB?CA?PB?C的余弦值。
解:建系后求平面PABPAB與PCBPCB的法向量,代入公式得cos?θ=?13cosθ=?31。2.動點與最值問題常見模型:軌跡問題(如例4)參數化處理動點坐標結合函數求極值優(yōu)化方法:幾何轉化(如將距離轉化為投影)拉格朗日乘數法(競賽可用)例4:
在棱長為1的正方體ABCD?A1B1C1D1ABCD?A1B1C1D1中,點MM在棱BB1BB1上運動,求AM+MD1AM+MD1的最小值。
解:展開側面,轉化為平面兩點距離,得最小值為55。三、綜合與創(chuàng)新題型1.空間向量與解析幾何結合題型特征:求空間直線/平面方程判斷幾何位置關系(如例5)技巧:選擇合適原點簡化計算利用對稱性減少變量例5:
已知平面α:x+2y?z=3α:x+2y?z=3與直線l:x?12=y?1=z+1l:2x?1=?1y=z+1,求它們的夾角。
解:直線方向向量s?=(2,?1,1)s=(2,?1,1),平面法向量n?=(1,2,?1)n=(1,2,?1),計算得sin?θ=566=56sinθ=665=65。2.實際應用題典型場景:建筑結構測量(如例6)物理中的力系分析步驟:抽象為幾何模型坐標系建模向量運算求解例6:
某帳篷由三棱錐P?ABCP?ABC構成,底面ABCABC為等邊三角形,側棱PA=PB=PC=4PA=PB=PC=4且兩兩垂直,求帳篷容積。
解:以PP為原點建系,體積V=16∣PA?PB?PC∣=323V=61∣PA?PB?PC∣=332。四、易錯點與提分策略建系陷阱:非直角條件誤用坐標系(需先證明垂直)法向量求解忽略零解(設z=1z=1避免)計算優(yōu)化:混合幾何法與向量法(如距離問題先用幾何分析)使用行列式速求法向量(如n?=∣i?j?k?a1a2a3b1b2b3∣n=ia1b1ja2b2ka3b3)高頻考點:二面角(近年高考占比超30%)存在性問題(如"是否有一點使線面角為30°")附:經典訓練題推薦(全國卷Ⅲ)求異面直線距離:棱長為2的正方體中A1BA1B與B1CB1C的距離。(浙江卷)動態(tài)問題:圓錐內動點PP滿足∣PA∣=2∣PB∣∣PA∣=2∣PB∣,求軌跡方程。(競賽題)四面體體積
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