立体几何中的体积定理
立体几何基本定理与公式
立几基本公式空间直线.1. 空间直线位置分三种：相交、平行、异面.相交直线—共面有且有一个公共点；平行直线—共面没有公共点；异面直线—不同在任一平面内2. 异面直线判定定理：过平面外一点与平面内一点的直线和平面内不经过该点的直线是异面直线.（不在任何一个平面内的两条直线）3. 平行公理：平行于同一条直线的两条直线互相平行.4. 等角定理：如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行并且方向相同，那么这两个角相等（如下图）.（二面角的取值范围[)οο180,0∈θ） （直线与直线所成角(]οο90,0∈θ） （斜线与平面成角()οο90,0∈θ）（直线与平面所成角[]οο90,0∈θ）（向量与向量所成角])180,0[οο∈θ推论：如果两条相交直线和另两条相交直线分别平行，那么这两组直线所成锐角（或直角）相等.5. 两异面直线的距离：公垂线的长度. 一、直线与平面平行、直线与平面垂直.1. 空间直线与平面位置分三种：相交、平行、在平面内.2. 直线与平面平行判定定理：如果平面外一条直线和这个平面内一条直线平行，那么这条直线和这个平面平行.（“线线平行，线面平行”）3. 直线和平面平行性质定理：如果一条直线和一个平面平行，经过这条直线的平面和这个平面相交，那么这条直线和交线平行.（“线面平行，线线平行”）4. 直线与平面垂直是指直线与平面任何一条直线垂直，过一点有且只有一条直线和一个平面12方向相同12方向不相同POAa垂直，过一点有且只有一个平面和一条直线垂直.若PA⊥α，a⊥AO，得a⊥PO（三垂线定理），得不出α⊥PO. 因为a⊥PO，但PO不垂直OA.三垂线定理的逆定理亦成立.直线与平面垂直的判定定理一：如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直，那么这两条直线垂直于这个平面.（“线线垂直，线面垂直”）直线与平面垂直的判定定理二：如果平行线中一条直线垂直于一个平面，那么另一条也垂直于这个平面.推论：如果两条直线同垂直于一个平面，那么这两条直线平行.5. ⑴垂线段和斜线段长定理：从平面外一点．．向这个平面所引的垂线段和斜线段中，①射影相等的两条斜线段相等，射影较长的斜线段较长；②相等的斜线段的射影相等，较长的斜线段射影较长；③垂线段比任何一条斜线段短.⑵射影定理推论：如果一个角所在平面外一点到角的两边的距离相等，那么这点在平面内的射影在这个角的平分线上一、平面平行与平面垂直.1. 空间两个平面的位置关系：相交、平行.2. 平面平行判定定理：如果一个平面内有两条相交直线都平行于另一个平面，那么这两个平面平行.（“线面平行，面面平行”）推论：垂直于同一条直线的两个平面互相平行；平行于同一平面的两个平面平行.[注]：一平面间的任一直线平行于另一平面.3. 两个平面平行的性质定理：如果两个平面平行同时和第三个平面相交，那么它们交线平行.（“面面平行，线线平行”）4. 两个平面垂直性质判定一：两个平面所成的二面角是直二面角，则两个平面垂直.两个平面垂直性质判定二：如果一个平面与一条直线垂直，那么经过这条直线的平面垂直于这个平面.（“线面垂直，面面垂直”）注：如果两个二面角的平面对应平面互相垂直，则两个二面角没有什么关系.5. 两个平面垂直性质定理：如果两个平面垂直，那么在一个平面内垂直于它们交线的直线也垂直于另一个平面.推论：如果两个相交平面都垂直于第三平面，则它们交线垂直于第三平面.五、 棱锥、棱柱.1. 棱柱.⑴①直棱柱侧面积：Ch S =（C 为底面周长，h 是高）②斜棱住侧面积：l C S 1=（1C 是斜棱柱直截面周长，l 是斜棱柱的侧棱长） ⑵{四棱柱}⊃{平行六面体}⊃{直平行六面体}⊃{长方体}⊃{正四棱柱}⊃{正方体}. {直四棱柱}⋂{平行六面体}={直平行六面体}.⑶棱柱具有的性质：①棱柱的各个侧面都是平行四边形，所有的侧棱都相等；直棱柱的各个侧面都是矩形．．．．．．．．；正棱柱的各个侧面都是全等的矩形．．．．．. ②棱柱的两个底面与平行于底面的截面是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都是平行四边形. （直棱柱定义）：棱柱有一条侧棱和底面垂直. ⑷平行六面体：定理一：平行六面体的对角线交于一点．．．．．．．．．．．．．，并且在交点处互相平分. [注]：四棱柱的对角线不一定相交于一点.定理二：长方体的一条对角线长的平方等于一个顶点上三条棱长的平方和. [注]：①一个棱锥可以四各面都为直角三角形.②一个棱柱可以分成等体积的三个三棱锥；所以棱柱棱柱3V S h V ==.正棱锥定义：底面是正多边形；顶点在底面的射影为底面的中心.[注]：i. 正四棱锥的各个侧面都是全等的等腰三角形.（不是等边三角形）PαβθM AB Oii. 正四面体是各棱相等，而正三棱锥是底面为正△侧棱与底棱不一定相等iii. 正棱锥定义的推论：若一个棱锥的各个侧面都是全等的等腰三角形（即侧棱相等）；底面为正多边形. 正棱锥的侧面积：'Ch 21S =（底面周长为C ，斜高为'h ） ⑵棱锥具有的性质：①正棱锥各侧棱相等，各侧面都是全等的等腰三角形，各等腰三角形底边上的高相等（它叫做正棱锥的斜高）.②正棱锥的高、斜高和斜高在底面内的射影组成一个直角三角形，正棱锥的高、侧棱、侧棱在底面内的射影也组成一个直角三角形.3. 球：⑴球的截面是一个圆面.①球的表面积公式：24R S π=. ②球的体积公式：334R V π=.②圆锥体积：h r V 231π=（r 为半径，h 为高）③锥形体积：Sh V 31=（S 为底面积，h 为高）六. 空间向量.1（1）共线向量：共线向量亦称平行向量，指空间向量的有向线段所在直线互相平行或重合. （2）共线向量定理：对空间任意两个向量)0(,≠b b a ，a ∥b 的充要条件是存在实数λ（具有唯一性），使λ=.（3）共面向量：若向量a 使之平行于平面α或a 在α内，则a 与α的关系是平行，记作a ∥α. （4）①共面向量定理：如果两个向量b a ,不共线，则向量与向量b a ,共面的充要条件是存在实数对x 、y 使y x +=.②空间任一点．．．O ．和不共线三点．．．．．．A ．、．B ．、．C ．，则)1(=++++=z y x OC z OB y OA x OP 是PABC 四点共面的充要条件.（简证：→+==++--=AC z AB y AP OC z OB y OA z y OP )1(P 、A 、B 、C 四点共面）注： 是证明四点共面的常用方法.2. 空间向量基本定理：如果三个向量．．．．c b a ,,不共面．．．，那么对空间任一向量P ，存在一个唯一的有序实数组x 、y 、z ，使c z b y a x p ++=.推论：设O 、A 、B 、C 是不共面的四点，则对空间任一点P , 都存在唯一的有序实数组x 、y 、z使 z y x ++=(这里隐含x +y+z≠1).注：设四面体ABCD 的三条棱，,,,d AD c AC b AB ===其中Q 是△BCD 的重心，则向量)(31c b a AQ ++=用MQ AM AQ +=即证.3. （1）空间向量的坐标：空间直角坐标系的x 轴是横轴（对应为横坐标），y 轴是纵轴（对应为纵轴），z 轴是竖轴（对应为竖坐标）. ①令a =(a 1,a 2,a 3),),,(321b b b =，则),,(332211b a b a b a b a ±±±=+))(,,(321R a a a a ∈=λλλλλ332211b a b a b a b a ++=⋅a ∥)(,,332211Rb a b a b a b ∈===⇔λλλλ332211b a b a b a ==⇔ 0332211=++⇔⊥b a b a b a b a222321a a a ++==(a a =⇒⋅=) 232221232221332211||||,cos b b b a a a b a b a b a b a ba b a ++⋅++++=⋅⋅>=<ρρρρρρ②空间两点的距离公式：212212212)()()(z z y y x x d -+-+-=.（2）法向量：若向量a 所在直线垂直于平面α，则称这个向量垂直于平面α，记作α⊥a ，如果α⊥那么向量叫做平面α的法向量. （3）用向量的常用方法：①利用法向量求点到面的距离定理：如图，设n 是平面α的法向量，AB 是平面α的一条射线，其中α∈A ，则点B 到平面α②利用法向量求二面角的平面角定理：设21,n n 分别是二面角βα--l 中平面βα,的法向量，DCBAB则21,n n 所成的角就是所求二面角的平面角或其补角大小（21,n n 方向相同，则为补角，21,n n 反方，则为其夹角）.③证直线和平面平行定理：已知直线≠⊄a 平面α，α∈⋅∈⋅D C a B A ,，且CDE 三点不共线，则a ∥α的充要条件是存在有序实数对μλ⋅使CE CD AB μλ+=.（常设CE CD AB μλ+=求解μλ,若μλ,存在即证毕，若μλ,不存在，则直线AB 与平面相交）.。
高考数学立体几何专题：等体积法
高考数学立体几何专题：等体积法一、引言在高考数学中，立体几何是一门重要的学科，它考察了学生的空间想象能力和逻辑推理能力。
其中，等体积法是一种常用的方法，它在解决立体几何问题中具有重要的作用。
本文将详细介绍等体积法的基本原理和应用，并通过实例来展示其用法。
二等体积法的基本原理等体积法的基本原理是：对于同一个体积，可以将其分解为不同的几何形状，并且这些几何形状的体积相等。
在立体几何中，常见的几何形状有长方体、正方体、圆柱体、圆锥体等。
这些形状的体积可以通过其高度、底面积和高度的乘积等参数来计算。
三等体积法的应用等体积法在解决立体几何问题中具有广泛的应用。
下面我们将通过几个例子来展示其用法：1、求几何体的表面积和体积例1：已知一个长方体的长、宽和高分别为a、b和c，求该长方体的表面积和体积。
解：该长方体的表面积为2(ab+bc+ac)，体积为abc。
2、判断两个几何体是否体积相等例2：给定两个几何体，判断它们是否体积相等。
解：根据等体积法，我们可以分别计算两个几何体的体积，如果两个体积相等，则两个几何体体积相等；否则，两个几何体体积不相等。
3、求几何体的重心位置例3：已知一个长方体的长、宽和高分别为a、b和c，求该长方体的重心位置。
解：根据等体积法，我们可以将该长方体分成两个小的长方体，它们的重心位置与原长方体的重心位置相同。
因此，我们只需要找到这两个小长方体的重心位置即可。
四、结论等体积法是一种常用的方法，在解决立体几何问题中具有重要的作用。
它可以帮助我们计算几何体的表面积和体积，判断两个几何体是否体积相等，以及求几何体的重心位置等。
在实际应用中，我们需要灵活运用等体积法来解决各种不同的问题。
在数学的世界里，立体几何是一门研究空间几何形状、大小、位置关系的科学。
它不仅在数学领域中占据着重要的地位，同时也是高考数学中的重要考点之一。
本文将针对高考数学立体几何专题进行深入探讨，帮助大家更好地理解和掌握这一部分内容。
专题10：立体几何中的体积问题(解析版)
专题10：立体几何中的体积问题（解析版）⑴圆柱侧面积；l r S ⋅⋅=π2侧面 ⑵圆锥侧面积：l r S ⋅⋅=π侧面⑶圆台侧面积：l R l r S ⋅⋅+⋅⋅=ππ侧面h S V ⋅=柱体h S V ⋅=31锥体()13V h S S S S =+⋅+下下台体上上 球的表面积和体积 32344R V R S ππ==球球，. 正三棱锥是底面是等边三角形，三个侧面是全等的等腰三角形的三棱锥。
正四面体是每个面都是全等的等边三角形的三棱锥。
1．如图，在直三棱柱111ABC A B C -中，3AC =，4BC =，5AB =，点D 是AB 的中点.（1）求证：1AC BC ⊥；（2）若1CC BC =，求三棱锥1B BCD -的体积.【答案】（1）证明见解析；（2）4【分析】（1）利用勾股定理，可得AC BC ⊥，结合1AC CC ⊥，根据线面垂直的判定定理以及性质定理，可得结果.（2）计算∆BCD S ，1BB ，然后根据三棱锥的体积公式，可得结果.【详解】（1）∵三棱柱111ABC A B C -是直三棱柱，∴1CC ⊥平面ABC ，∵AC ⊂平面ABC ，∴1CC AC ⊥，∵在ABC ∆中，3AC =，4BC =，5AB =，∴222AC BC AB +=，∴90ACB ∠=︒，∴AC BC ⊥，∵1CC ⊂平面11CC B B ，CB ⊂平面11CC B B ，1CC CB C =，∴AC ⊥平面11CC B B ，∵1BC ⊂平面11CC B B ，∴1AC BC ⊥.（2）∵D 是AB 中点， ∴111343222BCD ABC S S ∆∆==⨯⨯⨯=， ∵1BB ⊥平面ABC ，114BB AA ==，∴111134433B BCD BCD V S BB -∆=⋅=⨯⨯=. 【点睛】本题考查线面垂直的判定定理以及性质定理，还考查了锥体的体积公式，难点在于根据线段长度关系利用勾股定理得出垂直，重点在于对定理的应用，属基础题.2．如图所示：在三棱锥V ABC -中，平面VAB ⊥平面ABC ，VAB ∆为等边三角形，AC BC ⊥且2AC BC ==，,O M 分别为,AB VA 的中点.（1）求证：平面MOC ⊥平面VAB ；（2）求三棱锥V ABC -的体积.【答案】（1）详见解答；（23. 【分析】（1）由已知可得OC AB ⊥，再由面面垂直定理可得OC ⊥平面VAB ，即可证明结论； （2）OC ⊥平面VAB ，用等体积法求三棱锥V ABC -的体积.【详解】（1）,AC BC O =为AB 中点，OC AB ∴⊥，平面VAB ⊥平面ABC ，平面VAB 平面ABC AB =，OC ⊂平面ABC ，OC ∴⊥平面,VAB OC ∴⊂平面MOC ，平面MOC ⊥平面VAB ；（2）AC BC ⊥且2AC BC ==，O 分别为AB 的中点，11,2,2332VAB OC AB S ∆∴===⨯⨯=， OC ⊥平面VAB ，133V ABC C VAB VAB V V OC S --∆==⨯⨯=， 3V ABC V -∴=. 【点睛】本题考查面面垂直证明，注意空间垂直间的相互转化，考查椎体体积，意在考查直观想象、逻辑推理能力，属于基础题.3．如图所示，四棱锥的底面ABCD 是一个矩形，AC 与BD 交于点M ，VM 是四棱锥的高.若4VM cm =，4cm AB =，5VC cm =，求四棱锥的体积.【答案】35(cm )3. 【分析】在Rt VMC ∆中求出3(cm),MC =在Rt ABC ∆中求出25(cm)BC =，再根据棱锥的体积公式可得结果.【详解】 VM 是棱锥的高，VM MC ∴⊥.在Rt VMC ∆中，2222543(cm),MC VC VM =-=-=.26cm AC MC ∴==，在Rt ABC ∆中，22226425(cm)BC AC AB =-=-=.242585(cm )S AB BC ∴=⨯=⨯=底，3 11325854(cm )333V S VM ∴=⋅=⨯⨯=四棱锥底. 【点睛】本题考查了求三棱锥的体积，属于基础题.4．如图，四棱锥P ABCD -的底面是边长为2的菱形，PD ⊥底面ABCD .（1）求证：AC ⊥平面PBD ；（2）若2PD =，直线PB 与平面ABCD 所成的角为45，求四棱锥P ABCD -的体积.【答案】（1）证明见解析；（243 【分析】 （1）通过AC ⊥BD 与PD ⊥AC 可得AC ⊥平面PBD ；（2）由题先得出∠PBD 是直线PB 与平面ABCD 所成的角，即∠PBD =45°，则可先求出菱形ABCD 的面积，进而可得四棱锥P - ABCD 的体积.【详解】解：（1）因为四边形ABCD 是菱形，所以AC ⊥BD ，又因为PD ⊥平面ABCD ，AC ⊂平面ABCD ，所以PD ⊥AC ，又PD BD D ⋂=，故AC ⊥平面PBD ；（2）因为PD ⊥平面ABCD ，所以∠PBD 是直线PB 与平面ABCD 所成的角，于是∠PBD =45°，因此BD =PD =2.又AB = AD =2，所以菱形ABCD 的面积为sin 6023S AB AD ︒=⋅⋅=，故四棱锥P - ABCD 的体积1433V S PD =⋅=. 【点睛】本题主要考查空间线、面关系等基础知识，同时考查空间想象能力、推理论证能力以及运算求解能力，是基础题.5．如图，在边长为2的菱形ABCD 中，60ADC ∠=︒，现将ADC 沿AC 边折到APC △的位置．（1）求证：PB AC ⊥；（2）求三棱锥P ABC -体积的最大值．【答案】（1）见解析；（2）1【分析】（1）取AC 的中点为O ，连接PO OB 、，由线面垂直的判定定理即可证出.（2）由体积相等转化为P ABC ΔPOB 1V AC S 3-=⋅即可求出. 【详解】（1）如图所示，取AC 的中点为O ，连接PO OB 、，易得AC PO AC OB ⊥⊥，，PO OB O = AC POB ∴⊥平面,又PB ⊆ 面POB AC PB ∴⊥（2）由（1）知AC POB 260? AC 2PO OB ABCD ADC ⊥∠=︒===平面，且在边长为的菱形中，，所以，3 ，P ABC A POB C POB V V V ---=+体积转化为 ΔPOB 1AC S 3=⋅ =11233sin sin 32POB POB ⨯⨯⨯⨯∠=∠ ,当POB 90∠=︒时，P ABC V -的最大值为1. 【点睛】本题考查了线面垂直的判定定理和等体积转化思想，属于基础题.6．如图，在四棱锥P ABCD -中，底面ABCD 为正方形，平面PAD ⊥平面ABCD ，PA PD ⊥，1PA PD ==，E 为AD 的中点.（1）求证：PE ⊥平面ABCD ；（2）求四棱锥P ABCD -的体积.【答案】（1）证明见解析；（2）23【分析】（1）根据等腰三角形证明PE AD ⊥，得到答案. （2）计算得到2AD =，22PE =，再利用体积公式计算得到答案. 【详解】（1）1PA PD ==，E 为AD 的中点，故PE AD ⊥，平面PAD ⊥平面ABCD ， 平面PAD 平面ABCD AD =，故PE ⊥平面ABCD .（2）PA PD ⊥，1PA PD ==，故2AD =，22PE =. 故122223P ABCD V -=⨯⨯⨯=. 【点睛】 本题考查了线面垂直，四棱锥的体积，意在考查学生的空间想象能力和计算能力. 7．如图所示，在长方体ABCD A B C D ''''-中，求棱锥D A CD ''-的体积与长方体的体积之比.【答案】1:6【解析】【分析】棱锥D A CD ''-可以看成棱锥C A DD ''-，然后结合棱锥与棱柱的体积公式求解即可.【详解】解：已知的长方体可以看成直四棱柱ADD A BCC B '''-，设它的底面ADD A ''面积为S ，高为h ，则长方体的体积为ADD A BCC B V Sh '''-=.因为棱锥D A CD ''-可以看成棱锥C A DD ''-，且A DD ''的面积为12S ，棱锥C A DD ''-的高是h ，所以111326D A CD C A DD V V Sh Sh ''''--==⨯=. 因此所求体积之比为1:6.【点睛】本题考查了棱锥及棱柱的体积公式，重点考查了转换顶点求棱锥的体积，属基础题 8．如图，过圆柱的两条母线1AA 和1BB 的截面11A ABB 的面积为S ，母线1AA 的长为l ，11190AO B ︒∠=，求此圆柱的体积.【答案】22S l π. 【分析】 根据已知易得AOB 是等腰直角三角形，根据截面11A ABB 的面积为S 求出AB 长，进而求得底面圆面积再求体积即可。
1.立体几何中基本概念、公理、定理、推论
1.⽴体⼏何中基本概念、公理、定理、推论⽴体⼏何中基本概念、公理、定理、推论1. 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这个平⾯内.这是判断直线在平⾯内的常⽤⽅法.（2）公理2：如果两个平⾯有⼀个公共点，它们有⽆数个公共点，⽽且这⽆数个公共点都在同⼀条直线上.这是判断⼏点共线（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：经过不在同⼀直线上的三点有且只有⼀个平⾯.推论1：经过直线和直线外⼀点有且只有⼀个平⾯.推论2：经过两条相交直线有且只有⼀个平⾯.推论3：经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.2. 直观图的画法（斜⼆侧画法规则）：在画直观图时，要注意：（1）使045x o y '''∠=(或0135)，x o y '''所确定的平⾯表⽰⽔平平⾯.（2）已知图形中平⾏于x 轴和z 轴的线段，在直观图中保持长度和平⾏性不变，平⾏于y 轴的线段平⾏性不变，但在直观图中其长度为原来的⼀半.3. 公理4：平⾏于同⼀直线的两直线互相平⾏.(即平⾏直线的传递性)等⾓定理:如果⼀个⾓的两边和另⼀个⾓的两边分别平⾏并且⽅向相同,那么这两个⾓相等. (此定理说明⾓平移后⼤⼩不变) 若⽆“⽅向相同”,则这两个⾓相等或互补.4. 空间直线的位置关系：（1）相交直线――有且只有⼀个公共点.（2）平⾏直线――在同⼀平⾯内，没有公共点.（3）异⾯直线――不在同⼀平⾯内，也没有公共点.5. 异⾯直线⑴异⾯直线定义:不同在任何⼀个平⾯内的两条直线叫做异⾯直线.⑵异⾯直线的判定：连结平⾯内⼀点与平⾯外⼀点的直线,和这个平⾯内不经过此点的直线是异⾯直线.⑶异⾯直线所成的⾓：已知两条异⾯直线a 、b ,经过空间任⼀点O 作直线a '、b ',使//a a '、//b b ',把a '与b '所成的锐⾓(或直⾓)叫做异⾯直线a 、b 所成的⾓(或夹⾓).⑷异⾯直线所成的⾓的求法：⾸先要判断两条异⾯直线是否垂直，若垂直，则它们所成的⾓为900；若不垂直，则利⽤平移法求⾓，⼀般的步骤是“作（找）—证—算”.注意，异⾯直线所成⾓的范围是π0,2??；求异⾯直线所成⾓的⽅法：计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，以便易于发现两条异⾯直线间的关系）转化为相交两直线的夹⾓. ⑸两条异⾯直线的公垂线：①定义：和两条异⾯直线都垂直且相交的直线，叫做异⾯直线的公垂线；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⽆数条，因为空间中，垂直不⼀定相交.②证明：异⾯直线公垂线的证明常转化为证明公垂线与两条异⾯直线分别垂直.⑹两条异⾯直线的距离：两条异⾯直线的公垂线在这两条异⾯直线间的线段的长度.6. 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，如果⼀条直线和平⾯内任何⼀条直线都垂直，那么这条直线和这个平⾯垂直.注意：任⼀条直线并不等同于⽆数条直线；（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.平⾯与平⾯的位置关系：（1）平⾏――没有公共点；（2）相交――有⼀条公共直线.7.线⾯平⾏、⾯⾯平⾏⑴直线与平⾯平⾏的判定定理: 如果不在⼀个平⾯(α)内的⼀条直线(l )和平⾯(α)内的⼀条直线(m )平⾏，那么这条直线(l )和这个平⾯(α)平⾏.,,////l m l m l ααα (作⽤:线线平⾏?线⾯平⾏)⑵直线与平⾯平⾏的性质定理:如果⼀条直线(l )和⼀个平⾯(α)平⾏,经过这条直线(l )的平⾯(β)和这个平⾯(α)相交(设交线是m ),那么这条直线(l )和交线(m )平⾏.//,,//l l m l m αβαβ??=? (作⽤: 线⾯平⾏?线线平⾏)⑶平⾯与平⾯平⾏的判定定理:如果⼀个平⾯(β)内有两条相交直线(,a b )分别平⾏于另⼀个平⾯(α),那么这两个平⾯(,βα)平⾏.,,,//,////a b a b P a b ββααβα=? (作⽤:线⾯平⾏?⾯⾯平⾏)推论:如果⼀个平⾯(β)内有两条相交直线(,a b )分别平⾏于另⼀个平⾯(α)内的两条直线(,a b ''), 那么这两个平⾯(,βα)平⾏.,,,,,//,////a b a b P a b a a b b ββααβα''''=(作⽤: 线线平⾏?⾯⾯平⾏) ⑷平⾯与平⾯平⾏的性质定理:如果两个平⾏平⾯(,αβ)同时与第三个平⾯(γ)相交(设交线分别是,a b ),那么它们的交线(,a b )平⾏.//,,//a b a b αβαγβγ?=?=? (作⽤: ⾯⾯平⾏?线线平⾏)推论:如果两个平⾯(,αβ)平⾏,则⼀个平⾯(α)内的⼀条直线(a )平⾏于另⼀个平⾯(β). //,//a a αβαβ?? (作⽤: ⾯⾯平⾏?线⾯平⾏)8.线线垂直、线⾯垂直、⾯⾯垂直⑴直线与平⾯垂直的判定定理:如果⼀条直线(l )和⼀个平⾯(α)内的两条相交直线(,m n )都垂直,那么这条直线(l )垂直于这个平⾯(α).,,,,l m l n m n m n P l ααα⊥⊥=?⊥ (作⽤: 线线垂直?线⾯垂直)⑵直线与平⾯垂直的性质定理:如果⼀条直线(l )和⼀个平⾯(α)垂直,那么这条直线(l )和这个平⾯(α)内的任意⼀条直线(m )垂直.,l m l m αα⊥??⊥ .⑶三垂线定理: 其作⽤是证两直线异⾯垂直和作⼆⾯⾓的平⾯⾓①定理: 在平⾯内的⼀条直线，如果它和这个平⾯的⼀条斜线的射影垂直，那么它也和这条斜线垂直.②逆定理：在平⾯内的⼀条直线，如果它和这个平⾯的⼀条斜线，那么它也和这条斜线在平⾯内的射影垂直.(作⽤: 线线垂直?线线垂直)⑷平⾯与平⾯垂直的判定定理: 如果⼀个平⾯(α)经过另⼀个平⾯(β)的⼀条垂线(l )，那么这两个平⾯(,αβ)互相垂直.,l l βααβ⊥??⊥ (作⽤: 线⾯垂直?⾯⾯垂直)⑸平⾯与平⾯垂直的性质定理:如果两个平⾯(,αβ)垂直，那么在⼀个平⾯(α)内垂直于它们交线(m )的直线(l )垂直于另⼀个平⾯(β).,,,m l l m l αβαβαβ⊥?=?⊥?⊥ (作⽤: ⾯⾯垂直?线⾯垂直)9. 直线和平⾯所成的⾓⑴最⼩⾓定理:平⾯的斜线和它在平⾯内的射影所成的⾓,是这条斜线和这个平⾯内任意⼀条直线所成的⾓中最⼩的⾓.满⾜关系式:12cos cos cos θθθ=?θ是平⾯的斜线与平⾯内的⼀条直线所成的⾓；1θ是平⾯的斜线与斜线在平⾯内的射影所成的⾓；2θ是斜线在平⾯内的射影与平⾯内的直线所成的⾓.⑵直线和平⾯所成的⾓: 平⾯的⼀条斜线和它在平⾯内的射影所成的锐⾓，叫这条直线和这个平⾯所成的⾓. 范围：[0,90]10.⼆⾯⾓⑴⼆⾯⾓的定义:从⼀条直线出发的两个半平⾯所组成的图形叫做⼆⾯⾓.这条直线叫做⼆⾯⾓的棱,每个半平⾯叫做⼆⾯⾓的⾯.棱为l ,两个⾯分别是α、β的⼆⾯⾓记为l αβ--.⼆⾯⾓的范围：[0,]π⑵⼆⾯⾓的平⾯⾓:在⼆⾯⾓的棱上取⼀点,在⼆⾯⾓的⾯内分别作两条垂直于棱的射线,这两条射线所成的⾓叫做⼆⾯⾓的平⾯⾓.11.空间距离⑴点到平⾯的距离:⼀点到它在⼀个平⾯内的正射影的距离.⑵直线到与它平⾏平⾯的距离:⼀条直线上的任⼀点到与它平⾏的平⾯的距离.⑶两个平⾏平⾯的距离:两个平⾏平⾯的公垂线段的长度.⑷异⾯直线的距离12. 多⾯体有关概念：（1）多⾯体：由若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伸展成平⾯，如果其余的⾯都位于这个平⾯的同⼀侧，这样的多⾯体叫做凸多⾯体.13.棱柱⑴棱柱的定义: 有两个⾯互相平⾏，其余每相邻两个⾯的交线互相平⾏，这样的多⾯体叫棱柱.两个互相平⾏的⾯叫棱柱的底⾯（简称底）；其余各⾯叫棱柱的侧⾯；两侧⾯的公共边叫棱柱的侧棱；两底⾯所在平⾯的公垂线段叫棱柱的⾼（公垂线段长也简称⾼）.⑵棱柱的分类：侧棱不垂直于底⾯的棱柱叫斜棱柱.侧棱垂直于底⾯的棱柱叫直棱柱.底⾯是正多边形的直棱柱叫正棱柱.棱柱的底⾯可以是三⾓形、四边形、五边形……这样的棱柱分别叫三棱柱、四棱柱、五棱柱……⑶棱柱的性质：①棱柱的各个侧⾯都是平⾏四边形，所有的侧棱都相等，直棱柱的各个侧⾯都是矩形，正棱柱的各个侧⾯都是全等的矩形.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都是平⾏四边形.⑷平⾏六⾯体、长⽅体、正⽅体：底⾯是平⾏四边形的四棱柱是平⾏六⾯体．侧棱与底⾯垂直的平⾏六⾯体叫直平⾏六⾯体，底⾯是矩形的直平⾏六⾯体叫长⽅体，棱长都相等的长⽅体叫正⽅体．⑸①平⾏六⾯体的任何⼀个⾯都可以作为底⾯；②平⾏六⾯体的对⾓线交于⼀点，并且在交点处互相平分；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．14.棱锥⑴棱锥的定义: 有⼀个⾯是多边形，其余各⾯是有⼀个公共顶点的三⾓形，这样的多⾯体叫棱锥其中有公共顶点的三⾓形叫棱锥的侧⾯；多边形叫棱锥的底⾯或底；各侧⾯的公共顶点()S ，叫棱锥的顶点，顶点到底⾯所在平⾯的垂线段()SO ，叫棱锥的⾼（垂线段的长也简称⾼）．⑵棱锥的分类：（按底⾯多边形的边数）分别称底⾯是三⾓形，四边形，五边形……的棱锥为三棱锥，四棱锥，五棱锥…… ⑶棱锥的性质：定理：如果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⽐等于顶点到截⾯的距离与棱锥⾼的平⽅⽐．中截⾯：经过棱锥⾼的中点且平⾏于底⾯的截⾯，叫棱锥的中截⾯⑷正棱锥：底⾯是正多边形，顶点在底⾯上的射影是底⾯的中⼼的棱锥叫正棱锥．⑸正棱锥的性质:①正棱锥的各侧棱相等，各侧⾯都是全等的等腰三⾓形，各等腰三⾓形底边上的⾼（叫斜⾼）也相等。
立体几何大题中有关体积、面积和距离的求法(教师版)
立体几何大题中有关体积、面积和距离的求法(教师版)立体几何大题中有关体积、面积和距离的求法知识点梳理1.柱、锥、台和球的侧面积和体积圆柱：侧面积为$S_\text{侧}=2\pi rh$，体积为$V=\pir^2h$圆锥：侧面积为$S_\text{侧}=\pi rl$，体积为$V=\frac{1}{3}\pi r^2h$圆台：侧面积为$S_\text{侧}=\pi(r_1+r_2)l$，体积为$V=\frac{1}{3}\pi h(r_1^2+r_2^2+r_1r_2)$直棱柱、正棱锥、正棱台、球的表面积和体积公式不再赘述。
2.几何体的表面积直棱柱、棱锥、棱台的表面积就是各面面积之和。
圆柱、圆锥、圆台的侧面展开图分别是矩形、扇形、扇环形；它们的表面积等于侧面积与底面面积之和。
一公式法例1.正三棱柱的侧面展开图是边长分别为2和4的矩形，则它的体积为。
解：因为正三棱柱的侧面展开图是边长分别为2和4的矩形，所以有以下两种情况：①：2是下底面的周长，4是三棱柱的高，此时下底面的边长为$\frac{2}{\sqrt{3}}$，所以体积为$V=\frac{4}{3}\sqrt{3}$，面积为$S=2\sqrt{3}$。
②：4是下底面的周长，2是三棱柱的高，此时下底面的边长为$\sqrt{3}$，所以体积为$V=\frac{4}{3}\sqrt{3}$，面积为$S=2\sqrt{3}$。
所以正三棱柱的体积为$\frac{4}{3}\sqrt{3}$。
例2.如图，某几何体的正视图（主视图），侧视图（左视图）和俯视图分别是等边三角形，等腰三角形和菱形，则该几何体的体积为（）。
解：由题意可知此几何体是一个四棱锥，由图可知底面两条对角线的长分别为2和3，底面边长为2，所以底面菱形的面积为$S=\frac{3}{2}$，侧棱为$\sqrt{2^2+3^2}= \sqrt{13}$，则棱锥的高$h=\sqrt{3^2-(\frac{\sqrt{13}}{2})^2}=\frac{\sqrt{35}}{2}$。
立体几何的八个判定定理
立体几何的八个判定定理立体几何的八个判定定理是指由英国数学家约翰·威尔逊（John Wallis）在17th century所提出的一套定理。
其中包括：（1）贝瑟尔定理：任意一个平面三角形的内角之和等于180度。
（2）杨氏定理：任意一个对角相交的多边形，其内部角之和等于其外部角之和。
（3）特斯克定理：在同样边上的三个面有关的角相加等于180度。
（4）柯尔定理：在同样边上的四个面有关的角相加等于360度。
（5）高斯定理：任意一个多面体的角之和等于360度乘以面的数量。
（6）伯尔定理：任意一个多边形的角之和大于360度。
（7）双旋定理：任意一个多面体的内角之和等于多边形的角之和减去多边形的边的数量。
（8）欧几里得定理：任意一个多面体的角之和等于多边形的角之和加上多边形的边的数量乘以180度。
贝瑟尔定理是最重要的立体几何判定定理，表明任意一个平面三角形的三个内角之和都等于180度。
这个定理是用来表示平面三角形的构成的，而这个定理也被用来表示一个多边形的构成。
杨氏定理是贝瑟尔定理的推广，即任意一个对角相交的多边形，其内部角之和等于其外部角之和。
特斯克定理是杨氏定理的一个特殊情况，表示在同样边上的三个面有关的角相加等于180度。
柯尔定理也是杨氏定理的一个特殊情况，表示在同样边上的四个面有关的角相加等于360度。
高斯定理是一个重要的立体几何判定定理，即任意一个多面体的角之和等于360度乘以面的数量。
这个定理与贝瑟尔定理的相似之处在于，它们都可以用来表明多面体的构成，它们都表示了一个多面体的性质。
伯尔定理是高斯定理的一个推广，表明任意一个多边形的角之和大于360度。
双旋定理是一个重要的立体几何判定定理，表明任意一个多面体的内角之和等于多边形的角之和减去多边形的边的数量。
欧几里得定理也是一个重要的立体几何判定定理，表明任意一个多面体的角之和等于多边形的角之和加上多边形的边的数量乘以180度。
总的来说，立体几何的八个判定定理是一个重要的数学工具，它们不仅可以帮助人们更好地理解多面体和多边形的构造，还可以帮助人们解决一些复杂的问题，比如求解三角形的面积，求解多面体的体积等等。
立体几何经典定理概述(八大定理)
立体几何经典定理概述(八大定理)立体几何经典定理概述（八大定理）本文将概述立体几何中的八大经典定理。
立体几何是研究三维空间中的图形和形体的数学学科，定理是在研究过程中得出的具有重要意义的数学命题。
1. 欧拉定理欧拉定理是立体几何中最著名的定理之一。
它规定了三维物体的面、顶点和边的关系。
具体来说，如果一个多面体满足面+顶点-边=2的关系，那么它就是一个封闭的多面体。
欧拉定理形象地描述了三维世界中多面体的特性。
2. 柯西定理柯西定理是关于立体几何中平行四边形的定理。
它指出，对于一个平行四边形，其对角线互相平分彼此。
这个定理在解决平行四边形的性质和关系时非常有用，能够帮助我们更好地理解平面几何的性质。
3. 形心定理形心定理是关于多边形形心的定理。
形心是多边形中所有顶点的连线的交点，该定理指出，任意多边形的形心一定在多边形的重心和质心连线的上面。
形心定理可以帮助我们确定多边形的形心位置，从而研究多边形的性质和变形。
4. 二等分线定理二等分线定理是关于立体几何中等分线的定理。
它规定了等分线在多面体中的特性，即等分线和相应的两个面以及它们的交点构成的平面垂直。
这个定理在解决多面体的等分线问题时非常有用，能够帮助我们进一步理解多面体的性质。
5. 范恩艾克线定理范恩艾克线定理是关于球面上切线和交角的定理。
它指出，在球面上，任意切线与相应交角的正弦值等于球心到交点的距离和切线长的比值。
这个定理在解决球面上的切线和交角问题时非常有用，能够帮助我们研究球面的性质和切线关系。
6. 斯坦纳定理斯坦纳定理是关于三维空间中图的生成树的定理。
生成树是一个无圈连通图的子图，其中包含了所有顶点并且边的数量最少。
斯坦纳定理指出，在三维空间中的图中，生成树的条数等于顶点数减去连通分量的数量。
这个定理在解决三维空间图的生成树问题时非常有用。
7. 勾股定理勾股定理是立体几何中最基础的定理之一。
它规定了直角三角形边长之间的关系，即直角三角形的两个直角边的平方和等于斜边的平方。
高中立体几何公式
高中立体几何公式长方形的周长=（长+宽）×2 正方形的周长=边长×4长方形的面积=长×宽正方形的面积=边长×边长三角形的面积=底×高÷2 平行四边形的面积=底×高梯形的面积=（上底+下底）×高÷2 直径=半径×2 半径=直径÷2圆的周长=圆周率×直径= 圆周率×半径×2 圆的面积=圆周率×半径×半径长方体的表面积= （长×宽+长×高＋宽×高）×2 长方体的体积=长×宽×高正方体的表面积=棱长×棱长×6 正方体的体积=棱长×棱长×棱长圆柱的侧面积=底面圆的周长×高圆柱的表面积=上下底面面积+侧面积圆柱的体积=底面积×高圆锥的体积=底面积×高÷3长方体（正方体、圆柱体）的体积=底面积×高平面图形名称符号周长C和面积S正方形a—边长C＝4a S＝a2长方形a和b－边长C＝2(a+b) S＝ab三角形a,b,c－三边长、h－a边上的高、s－周长的一半、A,B,C－内角其中s＝(a+b+c)/2 S＝ah/2＝ab/2·sinC＝[s(s-a)(s-b)(s-c)]1/2＝a2sinBsinC/(2sinA)四边形d,D－对角线长α－对角线夹角S＝dD/2·sinα平行四边形a,b－边长、h－a边的高、α－两边夹角S＝ah ＝absinα菱形a－边长、α－夹角、D－长对角线长、d－短对角线长S＝Dd/2 ＝a2sinα梯形a和b－上、下底长、h－高、m－中位线长S＝(a+b)h/2 ＝mh圆r－半径、d－直径C＝πd＝2πrS＝πr2 ＝πd2/4扇形r—扇形半径、a—圆心角度数C＝2r＋2πr×(a/360)S＝πr2×(a/360)弓形l－弧长、b－弦长、h－矢高、r－半径、α－圆心角的度数S＝r2/2·(πα/180-sinα)＝r2arccos[(r-h)/r] - (r-h)(2rh-h2)1/2＝παr2/360 - b/2·[r2-(b/2)2]1/2＝r(l-b)/2 + bh/2≈2bh/3圆环R－外圆半径、r－内圆半径、D－外圆直径、d－内圆直径S＝π(R2-r2)＝π(D2-d2)/4椭圆D－长轴、d－短轴S＝πDd/4立方图形名称符号面积S和体积V正方体a－边长S＝6a2V＝a3长方体a－长、b－宽、c－高S＝2(ab+ac+bc)V＝abc棱柱S－底面积、h－高V＝Sh棱锥S－底面积、h－高V＝Sh/3棱台S1和S2－上、下底面积h－高V＝h[S1+S2+(S1S1)1/2]/3拟柱体S1－上底面积S2－下底面积S0－中截面积h－高V＝h(S1+S2+4S0)/6圆柱r－底半径、h－高、C—底面周长、S底—底面积、S侧—侧面积、S表—表面积C＝2πrS底＝πr2S侧＝ChS表＝Ch+2S底V＝S底h ＝πr2h空心圆柱R－外圆半径、r－内圆半径、h－高V＝πh(R2-r2)直圆锥r－底半径、h－高V＝πr2h/3圆台r－上底半径、R－下底半径、h－高V＝πh(R2＋Rr＋r2)/3球r－半径、d－直径V＝4/3πr3＝πd2/6球缺h－球缺高、r－球半径、a－球缺底半径V＝πh(3a2+h2)/6＝πh2(3r-h)/3a2＝h(2r-h)球台r1和r2－球台上、下底半径、h－高V＝πh[3(r12＋r22)+h2]/6圆环体R－环体半径、D－环体直径、r－环体截面半径、d－环体截面直径V＝2π2Rr2＝π2Dd2/4桶状体D－桶腹直径、d－桶底直径、h－桶高V＝πh(2D2＋d2)/12(母线是圆弧形,圆心是桶的中心)V＝πh(2D2＋Dd＋3d2/4)/15(母线是抛物线形)公理1：如果一条直线上的两点在一个平面内，那么这条直线上的所有点都在这个平面内。
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6.椭球体
椭圆绕对称轴所在直线旋转一周产生的曲面围成的几何体叫做椭球体.椭球体的体积43V abc π=
，其中a 、b 、c 分别是椭球的半轴.7.桶形体
如图，r 为桶形体上、下底面半径，R 为中截面半径，h 为高，则
（1）当桶形体的母线为圆弧时，体积为221(2)3
V h R r π=+.（2）当桶形体的母线为抛物线弧时，体积为221(843)15
V h R Rr r π=
++.8.有内切球的凸多面体的体积设球的半径为R ，几何体的表面积为S ，几何体n 个面的面积分别为i S ，1,2,,i n =⋅⋅⋅，
则凸多面体的体积1211111133333
n i n i V RS R S RS RS RS ====++⋅⋅⋅+∑.六、立体几何中的体积定理
1.祖暅原理夹在两个平行平面间的两个几何体，被平行于这两个平面的任意平面所截，如果截得的两个截面的面积总相等，那么这两个几何体的体积相等.
推论：等底等高的锥体的体积相等；等底等高的柱体的体积相等.
等底等高的三棱锥的体积是三棱柱体积的三分之一.
2.体积比定理
（1）等底锥体的体积比等于对应高的比；等底柱体的体积比等于对应高的比.
（2）等高锥体的体积比等于对应底面积的比；等高柱体的体积比等于对应底面积的比.
（3）相似体的对应线段比等于相似比，相似体的对应平面的面积比等于相似比的平方；458
相似体的体积比等于相似比的立方.
3.体积比模型（一）
如图，平面PAB 截四面体ABCD 的棱CD 或其延长线于P ，则C BAP D BAP V CP V DP
--=
.4.体积比模型（二）
如左图，C 、D 在平面ABM 异侧，CD 与平面ABM 交于P （M 、N 、P 三点共线），则C ABM D ABM V CP V DP
--=.如右图，当C 、D 在平面ABM
同侧时，结论也成立.5.体积比模型（三）
如图，P 、Q 、R 分别是四面体OABC 的棱OA 、OB 、OC 上的点，则
O PQR
O ABC V OP OQ OR V OA OB OC
--⋅⋅=⋅⋅
.6.体积比模型（四）
如图，E 、F 、G 、H 分别是四面体ABCD 的棱AB 、BC 、CD 、DA 上的点，若
1AE EB λ=，2BF FC λ=，3CG GD λ=，4DH HA
λ=，则123412341(1)(1)(1)(1)EFGH ABCD V V λλλλλλλλ-=++++.459
7.体积比模型（五）
过四面体内切球球心的平面分四面体的体积比等于这个平面分四面体的表面积的比.推广：多面体有内切球，则过多面体内切球球心的平面分多面体的体积比等于这个平面分多面体的表面积的比.
8.一组体积比结论连接四面体各面重心的新四面体的体积是原来的118
；连接四面体各侧面中线的中点及地底面任意点的新四面体的体积是原来的
132；连接平行六面体各面中心的八面体的体积是原来的16
.9.体积比模型（六）
如图，如果圆锥的椭圆截面1O 与底面圆周有唯一交点A ，且该椭圆截面分点A 所在轴截面PAB 的母线PB 的比为PM PB
λ=，则截面所截得的斜锥体与圆锥的体积比为λ的三次方，即3()P AM P AB
V V λ--=锥锥
.推广1：如图，如果圆锥的椭圆截面1O 与底面圆周没有交点，且该椭圆截面1O 的长轴EF 分圆锥的母线PA 、PB 的比分别为,PE PF PA PB
λμ==，则截面所截得的斜锥体与圆锥的体积比为λμ的三次方，即3()P EF P AB
V V λμ--=锥锥.460
推广2：如图，圆台轴截面为等腰梯形ABCD ，以AC 为直径的椭圆截面把圆台分成上下两部分，如果圆台上下底面半径比为
r R
λ=，则截面所截得的上下两部分的体积比为λ的三次方.第六节图形变迁
图形变迁的实质是用运动变化的观点认识事物之间的联系。
一、“Z ”字图的变迁
如图，空间四点满足,AN MN BN MN ⊥⊥，我们形象地称为“Z ”字图。
下面各图实际上是同一个图形，后面八图可以看成是由“Z ”字图演化而来的，这就是图形的变迁。
有时解题时要切割图形、补充图形，就必须熟悉图形的变迁。
二、帐篷图及其变迁
有这样一个常用图形，它象我们平时用的一顶帐篷，故形象地称为帐篷图。
它是三面角的一种。
461。