1、2014 高中数学复习讲义 第七章 立体几何初步【知识图解】【方法点拨】立体几何研究的是现实空间，认识空间图形，可以培养学生的空间想象能力、推理论证能力、运用图形语言进行交流的能力以及几何直观能力。空间的元素是点、线、面、体，对于线线、线面、面面的位置关系着重研究它们之间的平行与垂直关系，几何体着重研究棱柱、棱锥和球。在复习时我们要以下几点：1注意提高空间想象能力。在复习过程中要注意：将文字语言转化为图形，并明确已知元素之间的位置关系及度量关系；借助图形来反映并思考未知的空间形状与位置关系；能从复杂图形中逻辑的分析出基本图形和位置关系，并借助直观感觉展开联想与猜想，进行推理与计算。2归纳总结，
2、分门别类。从知识上可以分为：平面的基本性质、线线、线面、面面的平行与垂直、空间中角与距离的计算。3抓主线，攻重点。针对一些重点内容加以训练，平行和垂直是位置关系的核心，而线面垂直又是核心的核心，角与距离的计算已经降低要求。4复习中要加强数学思想方法的总结与提炼。立体几何中蕴含着丰富的思想方法，如：将空间问题转化成平面图形来解决、线线、线面与面面关系的相互转化、空间位置关系的判断及角与距离的求解转化成空间向量的运算。第 1 课 空间几何体【考点导读】1观察认识柱、锥、台、球及其简单组合体的结构特征，并能运用这些特征描述现实生活中简单物体的结构；2能画出简单空间图形（长方体、球、圆柱、圆锥、棱柱等
3、的简易组合）的三视图，能识别上述的三视图所表示的立体模型，会用斜二侧法画出它们的直观图；3通过观察用两种方法（平行投影与中心投影）画出的视图与直观图，了解空间图形的不同表示形式；4.了解球、棱柱、棱锥、台的表面积和体积的计算公式。【基础练习】1一个凸多面体有 8 个顶点，如果它是棱锥，那么它有 14 条棱， 8 个面；如果它是棱柱，那么它有 12 条棱 6 个面。2.（1）如图，在正四面体 ABCD 中，E、F、G 分别是三角形 ADC、ABD、BCD 的中心，则EFG 在该正四面体各个面上的射影所有可能的序号是 。空间几何体构成几何体的基本元素柱、锥、台、球的特征直观认识线面平行与垂直表面积
4、与体积中心投影与平行投影直观图与三视图的画法点、线、面之间的位置关系平面的基本性质 确定平面的位置关系空间中的平行关系直线与直线的平行关系直线与平面平行的判断及性质平面与平面平行的判断及性质空间中的垂直关系 直线与平面垂直的判断及性质平面与平面垂直的判断及性质直线与直线的垂直关系（2）如图， E、 F 分别为正方体的面 ADD1A1、面 BCC1B1的中心，则四边形 BFD1E 在该正方体的面上的射影可能是图的 （要求：把可能的图的序号都填上）.【范例导析】例 1下列命题中，假命题是 （1） （3） 。 （选出所有可能的答案）（1）有两个面互相平行，其余各个面都是平行四边形的多面体是棱柱（2）
5、四棱锥的四个侧面都可以是直角三角形（3）有两个面互相平行，其余各面都是梯形的多面体是棱台（4）若一个几何体的三视图都是矩形，则这个几何体是长方体分析：准确理解几何体的定义，真正把握几何体的结构特征是解决概念题的关键。（1）中将两个斜棱柱对接在一起就是反例。 （3）中是不是棱台还要看侧棱的延长线是否交于一点。例 2 CBA是正 ABC 的斜二测画法的水平放置图形的直观图，若 CBA的面积为3，那么 ABC 的面积为_。解析： 6。点评：该题属于斜二测画法的应用，解题的关键在于建立实物图元素与直观图元素之间的对应关系。特别底和高的对应关系。例 3 （1）画出下列几何体的三视图（2）某物体的三视图如
6、下，试判断该几何体的形状 ABCDG（2）分析：三视图是从三个不同的方向看同一物体得到的三个视图。解析：（1）这两个几何体的三视图分别如下：（2）该几何体为一个正四棱锥。点评：画三视图之前，应把几何体的结构弄清楚，选择一个合适的主视方向。一般先画主视图，其次画俯视图，最后画左视图。画的时候把轮廓线要画出来，被遮住的轮廓线要画成虚线。物体上每一组成部分的三视图都应符合三条投射规律。主视图反映物体的主要形状特征，主要体现物体的长和高，不反映物体的宽。而俯视图和主视图共同反映物体的长要相等。左视图和 俯视图共同反映物体的宽要相等。据此就不难得出该几何体的形状。【反馈演练】1一个圆柱的侧面积展开图是一
7、个正方形，这个圆柱的全面积与侧面积的比是 21。2如图，一个底面半径为 R 的圆柱形量杯中装有适量的水.若放入一个半径为 r 的实心铁球，水面高度恰好升高 r，则 = 32。解析：水面高度升高 r，则圆柱体积增加 R 2r。恰好是半径为 r 的实心铁球的体积，因此有 34r 3=R 2r。故 3R。答案为 3。点评：本题主要考查旋转体的基础知识以及计算能力和分析、解决问题的能力。3在 ABC 中， AB=2， BC=1.5， ABC=120（如图所示） ，若将 ABC 绕直线 BC 旋转一周，则所形成的旋转体的体积是 2。4空间四边形 ABCD中， 8， 1BD， HGFE、 分别是、边上的点
8、，且 为平行四边形，则四边形 EF的周长的取值范围是_ )24,16(_。5三棱锥 P中， x，其余棱长均为 1。（1）求证： ABPC；（2）求三棱锥 的体积的最大值。解：（1）取 中点 M， 与 CAB均为正三角形， ,， 平面 。 PAB (2)当 平面 AB时，三棱锥的高为 PM，此时 81234131max SVC6已知圆锥的侧面展开图是一个半圆，它被过底面中心 O1且平行于母线 AB 的平面所截，若截面与圆锥侧面的交线是焦参数（焦点到准线的距离）为 p 的抛物线.（1）求圆锥的母线与底面所成的角；（2）求圆锥的全面积解: （1）设圆锥的底面半径为 R，母线长为 l，由题意得： l2
9、,即 1cosACO,所以母线和底面所成的角为 .60(2)设截面与圆锥侧面的交线为 MON，其中 O 为截面与 AC 的交点，则 OO1/AB 且 .21ABO在截面 MON 内，以 OO1所在有向直线为 y 轴，O 为原点，建立坐标系，则 O 为抛物线的顶点，所以抛物线方程为 x2=2py，点 N 的坐标为（R，R） ，代入方程得：R 2=2p（R） ，得：R=2p， l=2R=4p.圆锥的全面积为 22148ppl .说明：将立体几何与解析几何相链接, 颇具新意, 预示了高考命题的新动向. 第 2 课 平面的性质与直线的位置关系【考点导读】1掌握平面的基本性质，能够画出空间两条直线的各种
10、位置关系，能够根据图形想象它们之间的位置关系。2掌握两条直线之间的平行与垂直的有关问题，并能进行解决和证明相关问题。3理解反证法证明的思路，会用反证法进行相关问题的证明。【基础练习】1 下面是一些命题的叙述语,其中命题和叙述方法都正确的是 （3） 。（1） BA,， A （2） a,， a（3） a， （4） A， A2下列推断中，错误的是 （4） 。PABCMEAB CDA1B1 C1D1（1） lBlAl, 奎 屯王 新 敞新 疆 （2） C，A,B,C 不共线 ,重合（3） AB, 奎 屯王 新 敞新 疆 （4） All 奎 屯王 新 敞新 疆3判断下列命题的真假，真的打“” ，假的打“
11、”（1）空间三点可以确定一个平面 （ ）（2）两个平面若有不同的三个公共点，则两个平面重合（ ）（3）两条直线可以确定一个平面（ ）（4）若四点不共面，那么每三个点一定不共线（ ）（5）两条相交直线可以确定一个平面（ ）（6）三条平行直线可以确定三个平面（ ）（7）一条直线和一个点可以确定一个平面（ ）（8）两两相交的三条直线确定一个平面（ ）4如右图，点 E 是正方体 1ABCD的棱 1D的中点，则过点 E 与直线 和1BC都相交的直线的条数是： 1 条5完成下列证明，已知直线 a、b、c 不共面，它们相交于点 P，Aa，D a，Bb，E c求证：BD 和 AE 是异面直线 奎 屯王 新 敞
12、新 疆证明：假设_ 共面于，则点 A、E、B、D 都在平面_ _内 奎 屯王 新 敞新 疆Aa，Da，_. Pa，P_.Pb，Bb，Pc，Ec _ _， _，这与_ 矛盾 奎 屯王 新 敞新 疆 BD、AE_ 奎 屯王 新 敞新 疆答案：假设 BD、AE 共面于，则点 A、E、B、D 都在平面 内。Aa，Da， a . Pa，P .Pb，Bb，Pc，Ec. b ，c ，这与 a、b、c 不共面矛盾 奎 屯王 新 敞新 疆BD、AE 是异面直线 奎 屯王 新 敞新 疆【范例导析】例 1已知 AC，从平面 A外一点 O引向量,OEkFKBGkCHD，（1）求证：四点 共面；（2）平面 A/平面 E
13、G分析 ：证明四点共面可以采用平面向量中的平面向量基本定理证明，也可以转化为直线共面的条件即几何证法。解：法一：（1）四边形 ABCD是平行四边形， CBD， EGO，OABCDHFG()()(kOCAkOkACBDBDFEHEFH ,G共面；（2） ()OkBOAk，又 EGkAC， /,/EFABC所以，平面 平面 E法二：（1） F,kFKB ()EFkOBA / 同理 /HGDC 又 /A /EHG ,共面；（2）由（1）知： /，从而可证 /FBCD面同理可证 /FABC面 ，所以，平面 A平面 E点评：熟练掌握定理是证明的关键，要学会灵活运用。例 2已知空间四边形 ABCD.(1)
14、求证：对角线 AC 与 BD 是异面直线;(2)若 ACBD,E,F,G,H 分别这四条边 AB,BC,CD,DA 的中点,试判断四边形 EFGH 的形状;(3)若 ABBCCDDA,作出异面直线 AC 与 BD 的公垂线段.分析：证明两条直线异面通常采用反证法。证明：(1)（反证法）假设 AC 与 BD 不是异面直线，则 AC 与 BD 共面，所以 A、B、C、D 四点共面这与空间四边形 ABCD 的定义矛盾所以对角线 AC 与 BD 是异面直线(2)解：E,F 分别为 AB,BC 的中点,EF/AC,且 EF= 21AC.同理 HG/AC,且 HG= 21AC.EF 平行且相等 HG,EF
15、GH 是平行四边形.又F,G 分别为 BC,CD 的中点,FG/BD,EFG 是异面直线 AC 与 BD 所成的角.ACBD,EFG=90 o.EFGH 是矩形.(3)作法取 BD 中点 E,AC 中点 F,连 EF,则 EF 即为所求.点评：在空间四边形中我们通常会遇到上述类似的问题，取中点往往是很有效的方法，特别是遇到等腰三角形的时候。例 3如图，已知 E，F 分别是正方体 1ABCD的棱 1A和棱 1C上的点，且1AC，求证：四边形 1是平行四边形 A1BCD1FEACDPB简证：由 1AECF可以证得 ABE 1CDF所以 BD 又可以由正方体的性质证明 1/所以四边形 1是平行四边形
16、例 4：如图，已知平面 ,，且 ,ABPCD是垂足（）求证： AB平面 PC；（）若 1,2D，试判断平面 与平面 的位置关系，并证明你的结论解：（）因为 ,，所以 AB同理 PAB又 CD，故 平面 PCD（）平面 平面 。证明如下：设 与平面 P的交点为 H，连结 H、 因为 AB平面 ，所以 ,ABCD，所以 C是二面角 的平面角又 1,2PD，所以 22CDP，即 09P在平面四边形 中， 09H，所以 09H故平面 平面 【反馈演练】1判断题（对的打“” ，错的打“” ）（1）垂直于两条异面直线的直线有且只有一条 （ ）（2）两线段 AB、CD 不在同一平面内，如果 AC=BD，AD
17、=BC，则 ABCD（ ） （3）在正方体中，相邻两侧面的一对异面的对角线所成的角为 60 （ ）（4）四边形的一边不可能既和它的邻边垂直，又和它的对边垂直 （ ）答案：（1） （2） （3） （4） 2定点 P 不在ABC 所在平面内，过 P 作平面 ，使ABC 的三个顶点到 的距离相等，这样的平面共有 4 个。3给出以下四个命题：（1）若空间四点不共面，则其中无三点共线；（2）若直线上有一点在平面外，则该直线在平面外；（3）若直线 a,b,c 中，a 与 b 共面且 b 与 c 共面，则 a与 c 共面；（4）两两相交的三条直线共面。其中所有正确命题的序号是 (1)(2) 。 lDBCA4
18、如图，已知 ,lABl（A,B 不重合）过 A 在平面 内作直线 AC，过 B 在平面 内作直线 BD。求证：AC 和 BD 是异面直线。证明：（反证法）若 AC 和 BD 不是异面直线，设确定平面 ，则由题意可知：平面 和 都过 AC 和 AC 外一点 B，所以两平面重合。同理可证平面 和 也重合，所以平面 和 也重合。这与已知条件平面 和 相交矛盾。所以 AC 和 BD 是异面直线。第 3 课 空间中的平行关系【考点导读】1掌握直线和平面平行、两个平面平行的判定定理和性质定理。2明确定义与定理的不同，定义是可逆的，既是判定也是性质，而判定定理与性质定理多是不可逆的。3要能灵活的对“线线平行
19、” 、 “线面平行”和“面面平行”进行转化。【基础练习】1若 ba、 为异面直线，直线 c a，则 c 与 b 的位置关系是 异面或相交 。 2给出下列四个命题:垂直于同一直线的两条直线互相平行. 垂直于同一平面的两个平面互相平行.若直线 12,l与同一平面所成的角相等,则 12,l互相平行.若直线 是异面直线,则与 12,l都相交的两条直线是异面直线.其中假命题的个数是 4 个。3对于任意的直线 l 与平面 a,在平面 a 内必有直线 m,使 m 与 l 垂直 。4. 已知 a、 b、 c 是三条不重合的直线，、 、 r 是三个不重合的平面，下面六个命题： a c， b ca b； a r，
20、 b r a b； c， c ； r， r ； a c， c a； a r， r a其中正确的命题是 。 【范例导析】例 1如图，在四面体 ABCD 中，截面 EFGH 是平行四边形求证：AB平面 EFG证明 ：面 EFGH 是截面点 E，F，G，H 分别在 BC，BD，DA，AC 上EH 面 ABC，GF 面 ABD，由已知，EHGFEH面 ABD又 EH 面 BAC，面 ABC面 ABD=ABEHABAB面 EFG例 2 如图，在正方体 ABCDA1B1C1D1中，点 N 在 BD 上，点 M 在 B1C 上，并且 CM=DN.求证:MN平面 AA1B1B.分析：“线线平行” 、 “线面平
21、行” 、 “面面平行”是可以互相转化的。本题可以采用任何一种转化方式。简证：法 1：把证“线面平行”转化为证“线线平行” 。即在平面 ABB1A1内找一条直线与 MN 平行，如图所示作平行线即可。法 2：把证“线面平行”转化为证“线线平行” 。连 CN 并延长交直线 BA 于点 P，连 B1P，就是所找直线，然后再设法证明 MN B1P.法 3：把证“线面平行”转化为证“面面平行” 。过 M 作 MQ/BB1交 BC 于 B1，连 NQ,则平面 MNQ 与平面 ABB1A1平行，从而证得 MN平面 ABB1A1.点评：证明线面或面面平行的时候一定要注意相互的转化，非常灵活。【反馈演练】1对于平
22、面 和共面的直线 m、 ,n下列命题中真命题是（3） 。（1）若 ,m则 （2）若 m ,n 则 n（3）若 n 则 （4）若 、 与 所成的角相等，则 m2. 设 a、b 是两条异面直线，那么下列四个命题中的假命题是 （2） 。（1）经过直线 a 有且只有一个平面平行于直线 b（2）经过直线 a 有且只有一个平面垂直于直线 b（3）存在分别经过直线 a 和 b 的两个互相平行的平面（4）存在分别经过直线 a 和 b 的两个互相垂直的平面3关于直线 a、 b、 l 及平面 M、 N，下列命题中正确的是（4） 。（1）若 a M， b M，则 a b （2）若 a M， b a，则 b M（3）
23、若 a M， b M，且 l a， l b，则 l M （4）若 a M， a N，则 M N4 “任意的 ，均有 /”是“任意 ，均有 /”的 充要条件 。5.在正方体 AC1中，过 A1C 且平行于 AB 的截面是 面 A1B1CD .6在长方体 ABCDA1B1C1D1中，经过其对角线 BD1的平面分别与棱 AA1,CC1相交于 E,F 两点，则四边形 EBFD!的形状为 平行四边形 。A BCD NFEMA11B11D11C117. 已知为平行四边形所在平面外一点，为的中点，求证：平面证明 连交于，连，则为的中位线， 平面，平面，平面 8如图，已知 P是平行四边形 ABCD所在平面外一
24、点， M、 N分别是 AB、 PC的中点 奎 屯王 新 敞新 疆 （1）求证： /MN平面 ；（2）若 4B， 3P， 求异面直线A与 所成的角的大小 奎 屯王 新 敞新 疆略证：（1）取 PD 的中点 H，连接 AH，21,/AMNN为平行四边形PDAM,/ A/(2): 连接 AC 并取其中点为 O，连接 OM、ON，则 OM 平行且等于 BC 的一半，ON 平行且等于 PA 的一半，所以 就是异面直线 与 所成的角，由 4MNBC，43P得，OM=2，ON= 32 奎 屯王 新 敞新 疆所以 0ON，即异面直线 PA与 MN成 03的角 奎 屯王 新 敞新 疆9两个全等的正方形 ABCD
25、 和 ABEF 所在平面相交于 AB， M AC， N FB，且 AM=FN，求证：MN平面 BCE。证法一：作 MP BC， NQ BE， P、 Q 为垂足，则 MP AB， NQ AB。 MP NQ，又 AM=NF， AC=BF， MC=NB， MCP= NBQ=45Rt MCPRt NBQ MP=NQ，故四边形 MPQN 为平行四边形 MN PQ PQ平面 BCE， MN 在平面 BCE 外， MN平面 BCE。证法二：如图过 M 作 MH AB 于 H，则 MH BC， ABHC连结 NH，由 BF=AC， FN=AM，得 ABFN NH/AF/BE由 MH/BC, NH/BE 得:平面 MNH/平面 BCE MN平面 BCE 头htp:/w.xjkygcom126t:/.j。第 4 课 空间中的垂直关系QPMNF ED CBAHMNF ED CBAMNHA BCDP
