2019高考數學 教你如何快速搞定立體幾何大題

2022-08-31 01:45:03 字數 1424 閱讀 7817

立體幾何讓你頭疼嗎?看了很久還沒有思路嗎?讓我們一起來看看簡單快捷的解題路徑,讓你在盡可能短時間內完成答題!

立體幾何題目的解法一向有公理體系法和空間向量法(建繫法)兩個流派:

一、 立足公理體系,逐步推導,最終得到待證結論或未知量。

二、 建立空間直角座標系,通過將平面和直線的關係轉化為法向量、方向向量的數量積。

公理體系法的優點在於普適,空間向量法在處理垂直關係較多,便於建系的模型時較為簡便。因此解決立體幾何大題,應首先觀察題目中的模型,對建系成本進行評估,如果垂直關係比較明顯,而且還存在求二面角這種用公理體系法解決比較麻煩的任務,那麼用空間向量法顯然是更加明智的。

下面我們以2023年天津高考理科卷17題為例,為大家展示如何選取簡捷的解題路徑:

17.(本小題滿分13分)如圖,在三稜柱中,是正方形的中心,,平面,且

(ⅰ)求異面直線與所成角的余弦值;

(ⅱ)求二面角的正弦值;

(ⅲ)設為稜的中點,點在平面內,且平面,求線段的長.

本題中存在垂線與正方形這樣帶有垂直關係的條件,因此可以考慮使用空間向量法,但是在建立座標系的時候需要注意:以h點為原點建立空間座標系使用空間向量法是可行的,但是如果建立分別平行於、的x軸和y軸,那麼在求各點座標時將會遇到比較大的麻煩;如果能觀察到、與之間兩兩垂直的關係就不難發現,分別以、和為x、y、z軸正方向的建系方式是最為便捷的。

第一問求異面直線所成角的余弦值,建系的同學可以利用公式直接得出;沒有建系的同學也很快能觀察到而將問題轉化為求的值快速求出。

第二問求二面角的正弦值,建系的同學可以通過求法向量夾角的方式求解,需要注意的是題目所求為正弦值,稍有疏忽就會在得到余弦值後心滿意足寫下錯誤的結果;對於沒有建系的同學也沒什麼難度,平面角可快速找到,所在三角形是等腰三角形非常好解,唯一需要注意的就是正弦與余弦的區分;筆者取兩種方法之長,利用平面角容易找到的特點,使用座標的方式快速求出了平面角的頂點座標,既省略了建繫法繁瑣的求法向量過程,又繞開了冗長的平面角證明過程,不過這種「綜合法」要求對兩種方法都能充分掌握,並在解題過程中始終保持清晰,建議基礎不牢的同學慎重使用。

第三問中的點,它的位置是通過一種間接的方式給出的,建系的同學需要「破譯」題中的語句,通過設未知數的方法求出符合題意的點座標;沒有建系的同學在這裡會比較辛苦,無論用過作底面的垂線的方法,還是過作面的垂線,都避不開複雜的證明和平面幾何計算(****:e家教教育平台)。

筆者將方法寫在下面,有興趣的同學可以自己將過程寫出來,看看你在立體幾何題上要寫多少、花多長時間?

解:由題知ah、a1h與c1h兩兩垂直,則可以h為原點,分別以、和為x、y、z軸正方向,則題中各點座標為:

(i)與所成角的余弦值=

(ii) 過作垂線於,則座標滿足:

,又,則有,

解得。則由知,

則為二面角的平面角。

則,此即二面角的正弦值。

(iii)由m在面上可知,不妨設m座標為,又面,有:,得,則m座標為,則線段bm的長.

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