2020高考数学必胜秘诀(九)直线平面简单多面体

2020高考数学必胜秘诀(九)直线平面简单多面体

――概念、方法、题型、易误点及应试技巧总结

九、直线、平面、简单多面体

i 、三个公理和三条推论:

〔1〕公理1: 一条直线的两点在一个平面内,那么这条直线上的所有的点都在那个平面内。这是

判定 直线在平面内的常用方法 。

〔2〕公理2、假如两个平面有两个公共点,它们有许多个公共点,而且这许多个公共点都在同一条直 线上。这是判定几点共线〔证这几点是两个平面的公共点〕和 三条直线共点〔证其中两条直线的交点在第 三条直线上〕的方法之一。

〔3〕公理3:通过不在同一直线上的三点有且只有一个平面。推论 有一个平面。推论 2:通过两条相交直线有且只有一个平面。推论 3:通过两条平行直线有且只有一个平 面。公理3和三个推论是 确定平面的依据。如〔1〕在空间四点中,三点共线是四点共面的 ___________ 条件〔答: 充分非必要〕;〔2〕给出命题:①假设 A € I , A €a, B € l , B €a ,那么I a ;②假设 A €a, A €

3, B €a, B €^,那么 aA3= AB ;③假设 I a , A € I ,那么 A a ④假设 A 、B 、C €a, A 、B 、

C €B ,且A 、B 、C 不共线,那么a 与3重合。上述命题中,真命题是 〔答:①②④〕;〔3〕长方体 中 ABCD-A 1B 1C 1

D 1 中,AB=8 , BC=6 ,在线段 BD , A 1C 1 上各有一点 P 、Q ,在 PQ 上有一点 M ,且 PM=MQ , 那么M 点的轨迹图形的面积为 ______________________ 〔答:24〕

2、直观图的画法〔斜二侧画法规那么〕 :在画直观图时,要注意:〔1〕使 xoy 1350, xoy 所

确定的平面表示水平平面。 〔2〕图形中平行于x 轴和z 轴的线段,在直观图中保持长度和平行性不变, 平 的边长为a ,那么 ABC 的平面直观图 ABC 的面积为 _____________ 〔答:

3、空间直线的位置关系:〔1〕相交直线——有且只有一个公共点。

没有公共点。〔3〕异面直线——不在同一平面内,也没有公共点

G 、H 分不是四边上的中点,那么直线

EG 和FH 的位置关系 ______ 〔答:相交〕;〔2〕给出以下四个命题: ①异面直线是指空间既不平行又不相交的直线;②两异面直线

a,b ,假如a 平行于平面 ,那么b 不平行 平面 ;③两异面直线a,b ,假如a 平面 ,那么b 不垂直于平面

;④两异面直线在同一平面内的射 影不可能是两条平行直线 。其中正确的命题是 ______ 〔答:①③〕 4、异面直线的判定:反证法。女口〔 1〕 ”a 、b 为异面直线'’是指:①aAb=①,但a 不平行于

b;②a 面a, b 面 3且a A b =①;③a 面 a, b 面3且 ad3=①;④a 面a, b 面a ; ⑤不存在平面a,能使a 面a 且b 面a 成立。上述结论中,正确的选项是 〔答:①⑤〕;〔2〕在

空间四边形 ABCD 中,M 、N 分不是AB 、CD 的中点,设BC+AD=2a ,那么MN 与a 的大小关系是 ______________ 〔答:MN

且c//a,求证:b 、

c 是异面直线. 1:通过直线和直线外一点有且只 〔2〕正 ABC 』6 2 a 〕

16 〔2〕平行直线一一在同一平面。如〔1〕空间四边形 ABCD 中,E 、F 、 行于y 轴的线段平行性不变,但在直观图中其长度为原先的一半 。如〔1〕用斜二测画法画一个水平放置

5、异面直线所成角 的求法:〔1〕范畴: (0,—] ;〔2〕求法:运算异面直线所成角的关键是平移 〔中点平移,顶点平移以及补形法:把空间图形补成熟悉的或完整的几何体,如正方体、平行六面体、长

方体等,以便易于发觉两条异面直线间的关系〕 转化为相交两直线的夹角。 如〔1〕正四棱锥P ABCD 的

.-O

所有棱长相等,E 是PC 的中点,那么异面直线 BE 与PA 所成的角的余弦值等于 _________ 〔答: 2〕;〔 2〕

3

在正方体AC i 中,M 是侧棱DD i 的中点,O 是底面ABCD 的中心,P 是棱A i B i 上的一点,那么OP 与AM 所成的角的大小为 〔答:90°〕;〔3〕异面直线a 、b 所成的角为50°, P 为空间一点,那么过 P 且与

a 、

b 所成的角差不多上 30°的直线有且仅有 _________ 条〔答:2〕;〔4〕假设异面直线a,b 所成的角为一,且

3

直线c a ,那么异面直线b,c 所成角的范畴是____〔答:[―,—]〕;

6 2

6、异面直线的距离的概念 :和两条异面直线 都垂直相交的直线叫异面直线的公垂线。两条异面直线

的公垂线有且只有一条。而和两条异面直线都垂直的直线有许多条, 垂直不一

定相交。女口〔 1〕ABCD 是矩形,沿对角线 AC 把厶ADC 折

BC ,求证:BD 是异面直线 AD 与BC 的公垂线;〔2〕如图,在正方 ABCD —

A 1

B 1

C 1

D 1中,EF 是异面直线 AC 与A 1D 的公垂线,那么由正 顶点所连接的直

线中,与 EF 平行的直线有____条〔答:1〕;

7、两直线平行的判定:〔1〕公理4:平行于同一直线的两直线互 线面平行的性质:假如一条直线和一个平面平行,那么通过这条直线 个平面相交的交线和这条直线平行; 〔3〕面面平行的性质:假如两个平行

平面同时与第三个平面相交,那 么它们的交线平行;〔4〕线面垂直的性质:假如两条直线都垂直于同一个平面,那么这两条直线平行。

&两直线垂直的判定:〔1〕转化为证线面垂直;〔2〕三垂线定理及逆定理。

9、直线与平面的位置关系 :〔1〕直线在平面内;〔2〕直线与平面相交。其中,假如一条直线和平面

内任何一条 直线都垂直,那么这条 直线和那个平面垂直。注意:任一条直线并不等同于许多条直线; 〔3〕 直线与平面平行。其中直线与平面相交、直线与平面平行都叫作直线在平面外。 如〔1〕以下命题中,正 确的选项是 A 、假设直线a 平行于平面 内的一条直线b ,那么a 〃 E 、假设直线a 垂直于平面

的斜线b 在平面 内的射影,那么a 丄b C 、假设直线a 垂直于平面 ,直线b 是平面 的斜线,那么 a 与b 是异面直线 D 、假设一个棱锥的所有侧棱与底面所成的角都相等,且所有侧面与底面所成的角 也相等,那么它一定是正棱锥〔答: D 〕;〔 2〕正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,点P 在侧面BCC 1B 1及其边界 上运动,同时总保持 AP 丄BD 1,那么动点P 的轨迹是 _______________ 〔答:线段BQ 〕。

10、直线与平面平行的判定和性质 :〔1〕判定:①判定定理:假如平面内一条直线和那个平面平面平

行,那么这条直线和那个平面平行;② 面面平行的性质:假设两个平面平行,那么其中一个平面内的任何

直线与另一个平面平行。〔2〕性质:假如一条直线和一个平面平行,那么通过这条直线的平面和那个平面 相交的交线和这条直线平行。 在遇到线面平行时,常需作出过直线且与平面相交的辅助平面,以便运用线

面平行的性质。如〔1〕a 、B 表示平面,a 、b 表示直线,那么a //a 的一个充分不必要条件是 A 、a 丄 3, a ±3 B 、aQB= b ,且 a / bC 、a / b 且 b //a D 、a//B 且 a B 〔答:D 〕;〔 2〕

正方体ABCD-A i B 1 C i D 1中,点N 在BD 上,点M 在B Q 上,且CM=DN ,求证:MN //面AA 1B 1B 。

11、直线和平面垂直的判定和性质 :〔1〕判定:①假如一条直线和一个平面内的 两条相交 直线都垂直, 那么这条直线和那个平面垂直。②两条平行线中有一条直线和一个平面垂直,那么另一条直线也和那个平 面垂直。〔2〕性质:①假如一条直线和一个平面垂直,那么这条直线和那个平面内所有直线都垂直。②假

如两条直线都垂直于同一个平面, 那么这两条直线平行。如〔1〕假如命题”假设x y, y //乙那么x z

不成立,那么字母 x 、y 、z 在空间所表示的几何图形一定是 〔答:x 、y 是直线,z 是平面〕;〔2〕a , b , C 是直线,a 、3是平面,以下条件中能得出直线 a 丄平面a 的是 A 、a 丄b , a±c 其中b a c a B 、a 丄 b ,b/a C 、a 丄 3,a//3

D 、a//b,b1a 〔答: D 〕;〔 3〕AB 为 O O 的直径,C 为 O O 上的一点,AD 丄面 ABC , A

E 丄BD 于E , A

F 丄CD 于F ,求证:BD 丄平面 AEF 。

12、三垂线定理及逆定理:〔1〕定理:在平面内的一条直线,假如它和那个平面的一条斜线的射影垂 直,那么因为空间中, 起,使AD 丄 体 方体的八个 相平行;

〔2〕 的平面

它也和这条斜线垂直。〔2〕逆定理:在平面内的一条直线,假如它和那个平面的一条斜线,那么它也和这条斜线在平面内的射影垂直。其作用是证两直线异面垂直和作二面角的平面角。

13、直线和平面所成的角:〔1〕定义:平面的一条斜线和它在平面内的射影所成的锐角,叫这条直线

和那个平面所成的角。〔2〕范畴:[0;,90;];〔3〕求法:作出直线在平面上的射影;〔4〕斜线与平面所成的角的特点:斜线与平面中所有直线所成角中最小的角。女口〔1〕在正三棱柱ABC-A I B I C I中,AB=1,D

■- ? 6

在棱BB I上,BD=1,那么AD与平面AA I C I C所成的角为〔答:arcsin——丨;〔2〕正方体

4

ABCD-A 1B1C1D1中,E、F分不是AB、C I D I的中点,那么棱A I B I与截面A i ECF所成的角的余弦值是____________ 1

〔答:丄〕;〔3〕PA, PB, PC是从点P引出的三条射线,每两条的夹角差不多上60,那么直线PC与平3

面PAB所成角的余弦值为_______ 〔答:工3〕;〔4〕假设一平面与正方体的十二条棱所在直线都成相等的

3

角那么sin B的值为____________〔答:竺丨。

3

14、平面与平面的位置关系:〔1〕平行一一没有公共点;〔2〕相交一一有一条公共直线。

15、两个平面平行的判定和性质:〔1〕判定:一个假如平面内有两条相交直线和另一个平面平行,那

么这两个平面平行。〔2〕性质:假如两个平行平面同时与第三个平面相交,那么它们的交线平行。如〔1〕,是两个不重合的平面,在以下条件中,不能判定平面〃的条件是A、m,n是内一个三角形的

两条边,且m〃,n// B、内有不共线的三点到的距离都相等C、,都垂直于同一条直

线a D、m,n是两条异面直线,m ,n ,且mil ,n〃〔答:B〕;〔2〕给出以下六个命题:①垂直于同一直线的两个平面平行;②平行于同一直线的两个平面平行;③平行于同一平面的两个平面平行;④与同一直线成等角的两个平面平行;⑤一个平面内的两条相交直线于另一个平面内的两条相交直线平行,那么这两个平面平行;⑥两个平面分不与第三个平面相交所得的两条交线平行,那么这两个平面平行。其中正确的序号是〔答:

①③⑤〕;〔3〕正方体ABCD-A 1B 1 C 1D 1中AB= a。①求证:

平面AD1B1//平面C1DB :②求证:A1C丄平面AD1B1 ;③求平面AD1B1与平面C1DB间的距离〔答:——a〕;

3

16、二面角:〔1〕平面角的三要素:①顶点在棱上;②角的两边分不在两个半平面内;③角的两边与棱都垂直。〔2〕作平面角的要紧方法:①定义法:直截了当在二面角的棱上取一点〔专门点〕,分不在两

个半平面内作棱的垂线,得出平面角,用定义法时,要认真观看图形的特性;②三垂线法:过其中一个面

内一点作另一个面的垂线,用三垂线定理或逆定理作出二面角的平面角;③垂面法:过一点作棱的垂面,那么垂面与两个半平面的交线所成的角即为平面角;〔3〕二面角的范畴:[0, ];〔4〕二面角的求法:①

转化为求平面角;②面积射影法:利用面积射影公式S M= S原cos ,其中为平面角的大小。关于一类

没有给出棱的二面角,应先延伸两个半平面,使之相交显现棱,然后再选用上述方法〔专门可考虑面积射影法〕。如〔1〕正方形ABCD-A 1B1C1D1中,二面角B-A 1C-A的大小为 _______________________ 〔答:60〕;〔2〕将/ A

为60°的棱形ABCD沿对角线BD折叠,使A、C的距离等于BD那么二面角A-BD-C的余弦值是___________ 〔答:1

—〕;〔3〕正四棱柱ABCD —A1B1C1D1中对角线BD1 = 8, BD1与侧面B1BCC1所成的为30°,那么二面角

3

C1 —BD 1—B1的大小为〔答:arcsin^6〕;〔4〕从点P动身引三条射线PA、PB、PC,每两条的夹

3

1

角差不多上60°,那么二面角B-PA-C的余弦值是___________ 〔答:—〕;〔5〕二面角a -l- B的平面角为120 ° ,

3

A、B€ l, AC a, BD B, AC 丄l , BD 丄l,假设AB=AC=BD=1,那么CD 的长_________ 〔答:2〕;〔6〕ABCD为菱形,/ DAB = 60°, PD丄面ABCD,且PD = AD,那么面PAB与面PCD所成的锐二面角的大小为

__________ 〔答:arctan —3〕。

2

17、两个平面垂直的判定和性质:〔1〕判定:①判定定理:假如一个平面通过另一个平面的一条垂线,

那么这两个平面互相垂直。②定义法:即证两个相交平面所成的二面角为直二面角;〔2〕性质:假如两个

平面垂直,那么在一个平面内垂直于它们交线的直线垂直于另一个平面。\

们的交线交于一点 0,P 到三个面的距离分不为 3、4、5,那么0P 的长为 棱锥P-ABCD 中,PA 丄底面ABCD ,底面各边都相等,M 是PC 上的一动点,当点M 平面MBD 丄平面PCD 〔答:BM PC 丨;〔3〕过S 引三条长度相等但不共面的线

如〔1〕三个平面两两垂直,它 「 ____ 〔答:5Q2〕;〔2〕在四

满足 ____________ 时, SA 、SB 、SC ,且/ ASB= / ASC=60。,/ BSC =90 °,求证 :平面 ABC 丄平面 BSC 。

专门指出:立体几何中平行、垂直关系的证明的差不多思路是利用线面关系的转化,即:

线//线

线//面 面//面

判定 线丄线

线丄面

面丄面 性质 线//线 线丄面

面//面 如〔i 〕直线l 平面 ,直线m

平面,给出以下四个命题:① // l ② l // m :③ l // m 设a, b 是两条不同直线, , :④l

是两个不同平

面, a 那么 。其中正确的命题是

m // 。其中正确的命题是 给出以下四个命题:①假设 ③假设a , ,那么 〔答:①③④〕 a b, a a//

或 a

m 〔答:①③〕;〔2〕 ,b ,那么 i8、空间距离的求法:〔专门强调:立体几何中有关角和距离的运算,要遵循 的原那么〕

〔i 〕异面直线的距离:①直截了当找公垂线段而求之;②转化为求直线到平面的距离,即过其中一

条直线作平面和另一条直线平行。 ③转化为求平面到平面的距离,即过两直线分不作相互平行的两个平面。

〔答:至

3 如正方体ABCD- A 1B 1C 1D 1的棱长为a ,那么异面直线 BD 与B i C 的距离为

a 〕。 〔2〕点到直线的距离:一样用三垂线定理作出垂线再求解。 女口〔 i 〕等边三角形 ABC 的边长为2 ?.一 2, AD 是BC 边上的高,将 ABD 沿AD 折起,使之与 ACD 所在平面成i20的二面角,这时 A 点到BC 〔答:上竺〕;〔2〕点P 是i20°的二面角a -|-3内的一点,点P 到a 、B 的距离分不是 3、 2 的距离是

2丁39、r 、 八十、小

〔答: --- 〕;〔3〕在正方体ABCD — A i B i C i D i 的侧面AB i 内有一动

3

点P 到棱A i B i 与棱BC 的距离相等,那么动点 P 所在曲线的形状为 _____________ 〔答:抛物线弧〕。

〔3〕点到平面的距离:①垂面法:借助于面面垂直的性质来作垂线,其中过点确定面的垂面是关键;

②体积法:转化为求三棱锥的高;③等价转移法。如〔i 〕长方体ABCD A i B i C i D i 的棱

2、6 〔答:竺2〕;〔2〕在棱长 3 4,那么P 到|的距离为 AB AD 4cm, AA i 2cm ,那么点A g 到平面AB i D i 的距离等于

为a 的正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,M 是AA i 的中点,那么A i 到平面MBD 的距离为 〔答: 6

~6~ 〔4〕直线与平面的距离:前提是直线与平面平行,利用直线上任意一点到平面的距离都相等,转化 为

求点到平面的距离。

〔5〕两平行平面之间的距离:转化为求点到平面的距离。

〔6〕球面距离〔球面上通过两点的大圆在这两点间的一段劣弧的长度〕 :求球面上两点 A 、B 离的步骤:①运算线段AB 的长;②运算球心角/ A0B 的弧度数;③用弧长公式运算劣弧 AB 的长。

R ,在北纬45圈上有 代B 两地,它们的纬度圈上的弧长等于

— 4 设地球半径为 面距离〔答: 小圆的周长为 PA 12,PB 间的距

巨 如求代B 两地间的球 R ——〕;〔2〕球面上有3点,其中任意两点的球面距离都等于大圆周长的

3 4,那么那个球的半径为 _________ 〔答:2J3〕;〔3〕三棱锥P ABC 的三个侧面两两垂直, i6, PC 20,假设P, A, B,C 四个点都在同一球面上, 那么此球面上两点 A 、B 之间的球面

g ,通过这3点的

距离是__________〔答:5/2丨。

19、多面体有关概念:〔1〕多面体:由假设干个平面多边形围成的空间图形叫做多面体。围成多面体

的各个多边形叫做多面体的面。多面体的相邻两个面的公共边叫做多面体的棱。〔2〕多面体的对角线:多

面体中连结不在同一面上的两个顶点的线段叫做多面体的对角线。〔3〕凸多面体:把一个多面体的任一个

面舒展成平面,假如其余的面都位于那个平面的同一侧,如此的多面体叫做凸多面体。

20、棱柱:〔1〕棱柱的分类:①按侧棱是否与底面垂直分类:分为斜棱柱〔侧棱不垂直于底面〕和直棱柱〔侧棱垂直于底面〕,其中底面为正多边形的直棱柱叫正棱柱。②按底面边数的多少分类:底面分不

为三角形,四边形,五边形…,分不称为三棱柱,四棱柱,五棱柱,…;〔2〕棱柱的性质:①棱柱的各个

侧面差不多上平行四边形,所有的侧棱都相等,直棱柱的各个侧面差不多上矩形,正棱柱的各个侧面差不多上全等的矩形。②与底面平行的截面是与底面对应边互相平行的全等多边形。③过棱柱不相邻的两条侧棱的截面差不多上平行四边形。女口〔1〕斜三棱柱A I B I C I — ABC,各棱长为a , A i B=A i C=a,那么侧面

BCC i B i是_____ 形,棱柱的高为 _____ 〔答:正方;—a〕;〔2〕以下关于四棱柱的四个命题:①假设有两

3

个侧面垂直于底面,那么该四棱柱为直棱柱;②假设两个过相对侧棱的截面都垂直于底面,那么该四棱柱为直棱柱;

③假设四个侧面两两全等,那么该四棱柱为直棱柱;④假设四棱柱的四条对角线两两相等,那么该四棱柱为直棱柱。其中真命题的为〔答:②④〕。

21、平行六面体:

〔1〕定义:底面是平行四边形的四棱柱叫做平行六面体;

〔2〕几类专门的平行六面体:{平行六面体}{直平行六面体}{长方体}{正四棱柱}{正方体};

〔3〕性质:①平行六面体的任何一个面都能够作为底面;②平行六面体的对角线交于一点,同时在交点处互相平分;③平行六面体的四条对角线的平方和等于各棱的平方和;④长方体的一条对角线的平方等于一个顶点上三条棱长的平方和。如长方体三度之和为a+b+c = 6,全面积为11,那么其对角线为 __________ 〔答:5〕

22、棱锥的性质:假如棱锥被平行于底面的平面所截,那么所得的截面与底面相似,截面面积与底面面积的比等于顶点至截面距离与棱锥高的平方比,截得小棱锥的体积与原先棱锥的体积比等于顶点至截面

距离与棱锥高的立方比。如假设一个锥体被平行于底面的平面所截,假设截面面积是底面积的;,那么锥

4

体被截面截得的一个小棱锥与原棱锥体积之比为 ________ 〔答:1 : 8〕

23、正棱锥:〔1〕定义:假如一个棱锥的底面是正多边形,且顶点在底面的射影是底面的中心,如此

的棱锥叫正棱锥。专门地,侧棱与底面边长相等的正三棱锥叫做正四面体。如四面体ABCD中,有如下

命题:①假设AC BD,AB CD ,那么AD BC ;②假设E、F、G分不是BC、AB、CD的中点,那么FEG的大小等于异面直线AC与BD所成角的大小;③假设点O是四面体ABCD外接球的球心,

那么O在面ABD上的射影是ABD外心④假设四个面是全等的三角形,那么ABCD为正四面体。其

中正确的选项是—〔答:①③〕

〔2〕性质:①正棱锥的各侧棱相等,各侧面差不多上全

形,各等腰三角形底边上的高〔叫侧高〕也相等。②正棱锥h、斜

高在底面的射影〔底面的内切圆的半径r〕、侧棱、侧影〔底面的

外接圆的半径R〕、底面的半边长可组成四个直角正棱锥的运算

集中在四个直角三角形中:

Rt SOB, Rt SOE , Rt EOB,Rt SBE,其中a,l,,分长、侧棱

长、侧面与底面所成的角和侧棱与底面所成的角。

锥的四个面中,最多有—个面为直角三角形〔答:4〕;〔2〕

R的小球放在桌面上,使下层三个,上层一个,两两相切,那么上层小球最高处离桌面的距离为* 2恵

〔答:( 2)R〕。

3等的等腰三角的高h、斜高棱在底面的射三角形。如图,

不表示底面边如〔1〕在三棱把四个半径为

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