立體幾何整理

2023-02-02 02:33:03 字數 1896 閱讀 4698

立體幾何平行與垂直

1. 線線、線面、面面平行關係的轉化:

2. 線線、線面、面面垂直關係的轉化:

3. 平行與垂直關係的轉化:

考點一:線線、線面的平行與垂直

【例1】如圖,在平行四邊形abcd中,cd=1,∠bcd=60°,且bd⊥cd,正方形adef所在平面與平面abcd垂直,g、h分別是df、be的中點.

(1) 求證:bd⊥平面cde;(2)求證:gh∥平面cde;

(3)求三稜錐d-cef的體積.

【規律總結】

線線、線面位置關係證法歸納

(1)證線線平行常用的方法:一是利用平行公理,即證兩直線同時和第三條直線平行;二是利用平行四邊形進行平行轉換;三是利用三角形的中位線定理證線線平行;四是利用線面平行、面面平行的性質定理進行平行轉換.

(2)證線面平行常用的兩種方法:一是利用線面平行的判定定理,把證線面平行轉化為證線線平行;二是利用面面平行的性質,把證線面平行轉化為證麵麵平行.

(3)證線面垂直常用的方法:一是利用線面垂直的判定定理,把證線面垂直轉化為證線線垂直;二是利用面面垂直的性質定理,把證面面垂直轉化為證線面垂直;另外還要注意利用教材中的一些結論,如:兩條平行線中的一條垂直於乙個平面,則另一條也垂直於這個平面等.

【變式訓練】

1.(2012·山東實驗中學一診)如圖,在幾何體abcdep中,底面abcd是邊長為4的正方形,pa⊥平面abcd,pa∥eb,且pa=2be=4.

(1)證明:bd∥平面pec;

(2)若g為bc上的動點,求證:ae⊥pg.

考點二:面面平行與垂直

【例2】如圖所示,已知在三稜錐a-bpc中,ap⊥pc,ac⊥bc,m為ab的中點,d為pb的中點,且△pmb為正三角形.

(1)求證:dm∥平面apc;

(2)求證:平面abc⊥平面apc;

(3)若bc=4,ab=20,求三稜錐d-bcm的體積.

【規律總結】

面面平行與垂直的證明技巧

在立體幾何的平行關係問題中,「中點」是經常使用的乙個特殊點,無論是試題本身的已知條件,還是在具體的解題中,通過找「中點」,連「中點」,即可出現平行線,而線線平行是平行關係的根本.在垂直關係的證明中,線線垂直是問題的核心,可以根據已知的平面圖形通過計算的方式證明線線垂直,也可以根據已知的垂直關係證明線線垂直,其中要特別重視兩個平面垂直的性質定理,這個定理已知的是兩個平面垂直,結論是線面垂直.

【變式訓練】

2.如圖,在四稜錐p-abcd中,平面pad⊥平面abcd,ab=ad,∠bad=60°,e、f分別是ap、ad的中點.

求證:(1)直線ef∥平面pcd;

(2)平面bef⊥平面pad.

考點三:平面圖形的摺疊問題

【例3】(2012·南京模擬)在△abc中,∠bac=90°,∠b=60°,ab=1,d為線段bc的中點,e、f為線段ac的三等分點(如圖1).將△abd沿著ad折起到△ab′d的位置,連線b′c(如圖2).

圖1         圖2

(1)若平面ab′d⊥平面adc,求三稜錐b′-adc的體積;

(2)記線段b′c的中點為h,平面b′ed與平面hfd的交線為l,求證hf∥l;(3)求證:ad⊥b′e.

【規律總結】

解決翻摺問題的注意事項

(1)解決與翻摺有關的幾何問題的關鍵是搞清翻摺前後哪些量改變、哪些量不變,抓住翻摺前後不變的量,充分利用原平面圖形的資訊是解決問題的突破口.

(2)把平面圖形翻摺後,經過恰當連線就能得到三稜錐、四稜錐,從而把問題轉化到我們熟悉的幾何體中去解決.

【變式訓練】

3.如圖1,直角梯形abcd中,ad∥bc,∠abc=90°,e、f分別為ad和bc上的點,且ef∥ab,ad=2ae=2ab=4fc=4.將四邊形efcd沿ef折起成如圖2的形狀,使ad=ae.

(1)求證:bc∥平面dae;

(2)求四稜錐d-aefb的體積.

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