2019年高考理科数学二轮复习专题立体几何解题方法与技巧总结
【高考改编☆回顾基础】
1.【球与多面体的切接、面积与体积】【2017 天津，文 11】已知一个正方形的所有顶点在一个球面上，若
这个正方体的表面积为 18，则这个球的体积为
.
【答案】 9 2
2．【球与多面体的切接、面积与体积】【2017 课标 1，文 16】已知三棱锥 S-ABC 的所有顶点都在球 O 的球面
【典例分析☆提升能力】
【例 1】17 世纪日本数学家们对于数学关于体积方法的问题还不了解，他们将体积公式“V＝kD3”中的常数
k 称为“立圆术”或“玉积率”，创用了求“玉积率”的独特方法“会玉术”，其中，D 为直径，类似地，
对于等边圆柱(轴截面是正方形的圆柱叫做等边圆柱)、正方体也有类似的体积公式 V＝kD3，其中，在等边
2019 年高三二轮复习 理科数学
专题五 立体几何
考向一 三视图与几何体的面积、体积
【高考改编☆回顾基础】
1．【数学文化与三视图】【2018 年全国卷Ⅲ文】中国古建筑借助榫卯将木构件连接起来，构件的凸出部分叫 榫头，凹进部分叫卯眼，图中木构件右边的小长方体是榫头．若如图摆放的木构件与某一带卯眼的木构件 咬合成长方 体，则咬合时带卯眼的木构件的俯视图可以是（ ）
∴O 到平面 ABC 的距离为 2 ， 2
故 V 到平面 ABC 的最大距离为 2 1 ． 2
又 C 到 AB 的最大距离为 2 ， 2
∴三棱锥 V﹣ABC 的体积的最大值为 1 1 32
2
2 2
2 2
1
=2 2 ． 12
故答案为： 2 2 ． 12
【趁热打铁】在封闭的直三棱柱 ABC-A B C 内有一个体积为 V 的球.若 AB⊥BC,AB=6,BC=8,AA =3,则 V 的最大
，在四棱锥
中，
，
由勾股定理可知：
，则在四棱锥中，直角三角形有：
共
三个，故选 C.
2
【命题预测☆看准方向】
1.空间几何体的三视图成为近几年高考的必考点,单独考查三视图的逐渐减少,主要考查由三视图求原几何体 的面积、体积以及几何体的结构特征,题型以选择题、填空题的形式考查. 2.对柱体、锥体、台体表面积、体积及球与多面体的切接问题中的有关几何体的表面积、体积的考查又是高 考的一个热点,难度不大,主要以选择题、填空题的形式考查. 3.2019 年应注意抓住考查的主要题目类型进行训练,重点有四个:一是三视图中的几何体的形状及面积、体积; 二是求柱体、锥体、台体及球的表面积、体积;三是求球与多面体的相切、接问题中的有关几何体的表面积、 体积；四是立体几何与数学文化相结合的问题.
得其体积为V
1 3
1 2
2
4
4
1 2
1 3
22
4
8
16 3
.选
A.
【方法总结☆全面提升】
1.三视图的正视图、侧视图、俯视图分别是从几何体的正前方、正左方、正上方观察几何体画出的轮廓线. 画三视图的基本要求:正俯一样长,俯侧一样宽,正侧一样高. 2.空间几何体的面积有侧面积和表面积之分,表面积就是全面积,是一个空间几何体中“暴露”在外的所有 面的面积,在计算时要注意区分“是求侧面积还是求表面积”.多面体的表面积就是其所有面的面积之和,旋 转体的表面积除了球之外,都是其侧面积和底面面积之和. 3. 等体积法也称等积转化法或等积变形法,它是通过选择合适的底面来求几何体体积的一种方法,多用来 解决与锥体有关的问题,特别是三棱锥的体积.
()
A. π 27
B. 8π 27
【答案】B
C. π 3
D. 2π 9
【解析】
如图所示，设圆柱的半径为 r ，高为 x ，体积为V ，由题意可得 r 2 x ，所以 x 2 2r ，所以圆柱的 12
体积V r2 2 2r 2 r2 r3 0 r 1 ，设V r 2 r2 r3 0 r 1 ，则
正三角形且和球心 在同一平面内，若此三棱锥的最大体积为
【答案】
【解析】
与球心 在同一平面内， 是 的外心，
设球半径为 ，
则 的边长
，
的所有顶点都在同一球面上，底面 是 ，则球 的表面积等于__________．
，
7
当 到 所在面的距离为球的半径 时， 体积最大，
， ，
球表面积为
，故答案为 .
【趁热打铁 】已知 S, A, B,C 是球 O 上的点 SA 平面ABC ， AB BC , SA AB 1， BC 2 , 则球 O 的表面积等于________________． 【答案】 4
术》中记载 “刍薨者，下有褒有广，而上有褒无广.刍，草也.薨，屋盖也.”翻译为“底面有长有宽为矩形， 顶部只有长没有宽为一条棱，刍薨字面意思为茅草屋顶”，如图，为一刍薨的三视图，其中正视图为等腰 梯形，侧视图为等腰三角形，则搭建它（无底面，不考虑 厚度）需要的茅草面积至少为（ ）
4
A. 24 B. 32 5 C. 64 [
下面及母线均相切.记圆柱
O1
,
O2
的体积为
V1
,球
O
的体积为
V2
,则
V1 V2
的值是
.
O2
O
O1
(第 6 题)
【答案】 3 2
【命题预测☆看准方向】
球与多面体的切、接问题中的有关几何体的表面积、体积计算，往往与三视图结合考查，一般为选择题或 填空题，难度以低、中档为主.
【典例分析☆提升能力】
【例 1【四川省泸州市 2019 届高三第一次诊断】已知三棱锥
A．
B．
【答案】A
【解析】
C．
D．
观擦图形图可知，俯视图为
故答案为 A.
2. 【三视图与空间几何体的体积】【2018 年浙江卷改编】某几何体的三视图如图所示（单位：cm），则该几
何体的体积（单位：cm3）是
.
1
【答案】6
3. 【空间几何体的体积】【2018 年全国卷 II 文】已知圆锥的顶点为 ，母线 ， 互相垂直， 与圆锥底
【规范示例☆避免陷阱】
【典例】【2016·全国卷Ⅰ改编】如图，某几何体的三视图是三个半径相等的圆及每个圆中两条互相垂直 的半径．若该几何体的体积是283π，则它的表面积是________．
5
【规范解答】该几何体为一个球去掉八分之一，设球的半径为 r，则78×43πr3＝283π，解得 r＝2，故该几何 体的表面积为78×4π×22＋34×π×22＝17π. 【反思提高】在由空间几何体的三视图确定几何体的形状时,先根据俯视图确定几何体的底面,然后根据正 视图或侧视图确定几何体的侧棱与侧面的特征,调整实线和虚线所对应的棱、面的位置,特别注意由各视图 中观察者与几何体的相 对位置与图中的虚实线来确定几何体的形状,最后根据三视图“长对正、高平齐、宽 相等”的关系,确定轮廓线的各个方向的尺寸. 【误区警示】 1.求几何体体积问题,可以多角度、多方位地考虑问题.在求三棱锥体积的过程中,等体积转化法是常用的方 法,转换底面的原则是使其高易求,常把底面放在已知几何体的某一面上. 2.求不规则几何体的体积,常用分割或补形的思想,将不规则几何体变为规则几何体,易于求解.
表面积为 4 的球面上，球心 O 在 AB 上， SO 平面 ABC ， AC 2 ,则三棱锥 S ABC 的体积 3
【解析】如图所示,设球的半径为 r,则 4 r2 4 ，解得 r=1.
∵OC2+OA2=2=AC2，∴OC⊥OA.
∵球心 O 在 AB 上，SO⊥平面 ABC，
面所成角为 ，若
的面积为 ，则该圆锥的体积为__________．
【答案】8π
【解析】
如下图所示，
又
，
解得
，所以
所以该圆锥的体积为
， .
4. 【三视图与空间几何体的结构特征】【2018 年北京文改编】某四棱锥的三视图如图所示，在此四棱锥的 侧面中，直角三角形的个数为
【答案】3
【解析】
由三视图可得四棱锥
111
1
值是( )
A.4π
B.
C.6π
D.
[来
【答案】B
【解析】由题意知要使球的体积最大,则它与直三棱柱的若干个面相切.
设球的半径为 R,易得△ABC 的内切圆的半径为
=2,则 R≤2.因为 2R≤3,即 R≤ ,
所以 Vmax=
,故选 B.
【方法总结☆全面提升】
【答案】 8 2 3
【解析】因为 BD 中点 O 到 A距离为 2 2
，O 到 C 距离为 6 2
，所以
R2
6 2
2
2 2
R
2
R
2，
体积为 4 R3 8 2
3
3
【例 3】有人由“追求”联想到“锥、球”并构造了一道名为《追求 2017》的题目，请你解答此题：球 O
的球心为点 O，球 O 内切于底面半径为 3 、高为 3 的圆锥，三棱锥 V﹣ABC 内接于球 O，已知 OA⊥OB，AC
【答案】B
D. 32 6
【趁热打铁】【2018 届湖北省稳派教育高三上第二次联考】已知一个几何体的三视图如图所示，则该几何体 的体积为（ ）
A. 8 16 3
【答案】A
B. 8 16 3
C. 12 6
D. 4 4 3
【解析】由三视图可得，该几何体为右侧的一个半圆锥和左侧的一个三棱锥拼接而成.由三视图中的数据可
上，SC 是球 O 的直径．若平面 SCA⊥平面 SCB，SA=AC，SB=BC，三棱锥 S-ABC 的体积为 9，则球 O 的表 面积为________．
【答案】 36
【解析】取 SC 的中点 O ，连接 OA,OB
因为 SA AC, SB BC
高考数学立体几何的解题技巧
2019年高考数学立体几何的解题技巧1.平行、垂直位置关系的论证的策略:(1)由已知想性质，由求证想判定，即分析法与综合法相结合找寻证题思路。
(2)利用题设条件的性质适当添加协助线(或面)是解题的常用方法之一。
(3)三垂线定理及其逆定理在高考题中运用的频率最高，在证明线线垂直时应优先考虑。
2.空间角的计算方法与技巧:主要步骤：一作、二证、三算;若用向量，那就是一证、二算。
(1)两条异面直线所成的角①平移法：②补形法：③向量法：(2)直线和平面所成的角①作出直线和平面所成的角，关键是作垂线，找射影转化到同一三角形中计算，或用向量计算。
②用公式计算.(3)二面角①平面角的作法：(i)定义法;(ii)三垂线定理及其逆定理法;(iii)垂面法。
②平面角的计算法：(i)找到平面角，然后在三角形中计算(解三角形)或用向量计算;(ii)射影面积法;(iii)向量夹角公式.3.空间距离的计算方法与技巧:(1)求点到直线的距离：常常应用三垂线定理作出点到直线的垂线，然后在相关的三角形中求解，也可以借助于面积相等求出点到直线的距离。
(2)求两条异面直线间距离：一般先找出其公垂线，然后求其公垂线段的长。
在不能干脆作出公垂线的状况下，可转化为线面距离求解(这种状况高考不做要求)。
(3)求点到平面的距离：一般找出(或作出)过此点与已知平面垂直的平面，利用面面垂直的性质过该点作出平面的垂线，进而计算;也可以利用“三棱锥体积法”干脆求距离;有时干脆利用已知点求距离比较困难时，我们可以把点到平面的距离转化为直线到平面的距离，从而“转移”到另一点上去求“点到平面的距离”。
求直线与平面的距离及平面与平面的距离一般均转化为点到平面的距离来求解。
4.熟记一些常用的小结论，诸如：正四面体的体积公式是;面积射影公式;“立平斜关系式”;最小角定理。
弄清晰棱锥的顶点在底面的射影为底面的内心、外心、垂心的条件，这可能是快速解答某些问题的前提。
5.平面图形的翻折、立体图形的绽开等一类问题，要留意翻折前、绽开前后有关几何元素的“不变性”与“不变量”。
高考立体几何解题技巧
高考立体几何解题技巧
在高考立体几何解题过程中，我们需要掌握一些技巧，帮助我们更好地解决问题。
以下是一些常用的技巧：
1. 空间想象能力：立体几何题目通常涉及三维空间的关系，因此我们需要具备较强的空间想象能力。
可以通过画图、模型等方式辅助思考和理解题目。
2. 几何关系的转换：有时候，立体几何问题可以通过转换为平面几何问题来解决。
我们可以尝试在某个平面上进行投影或者进行截面的分析，将立体问题转化为二维几何问题来解决。
3. 利用相似三角形：在立体几何问题中，相似三角形的性质经常被用到。
通过找出共性和相似关系，我们可以推导出一些有用的结论，从而解决问题。
4. 使用平行四边形法则：在解决立体几何问题时，我们可以运用平行四边形的性质。
例如，如果某个角度为90度，那么某
些边和角度之间可能存在平行四边形关系，可以利用平行四边形法则求解。
5. 应用平面几何定理：立体几何与平面几何密切相关，因此一些平面几何定理也可以在解决立体几何问题时使用。
例如，利用圆锥的旋转对称性可以得到一个圆锥的表面积和体积的关系。
6. 巧妙使用一点一线：有时候，一个线段或一个点的位置可以帮助我们推导出其他线段或点的位置，从而解决问题。
在解题
过程中，我们需要善于发现和运用这些信息。
总之，在解决高考立体几何问题时，需要充分理解题意，巧妙应用几何知识和技巧，灵活运用不同的解题方法。
通过反复联系和练习，提高自己的解题能力和水平。
高考数学中的立体几何解题方法总结
高考数学中的立体几何解题方法总结在高考数学中，立体几何是一个重要的考点。
对于大部分学生来说，立体几何是比较新颖的知识点，需要掌握一些特定的解题方法。
本文将总结一些高考数学中的立体几何解题方法，以便于广大考生能够更好地应对高考数学考试。
一、立体几何基本概念在解决立体几何问题之前，首先需要理解一些基本概念。
立体几何主要包括三维图形、视图、棱锥、棱柱、圆锥、圆柱、球体等。
学生需要认真理解这些概念，并掌握绘制三维图形的技巧，以便于快速准确地分析问题。
二、立体几何定理掌握一些常见的立体几何定理十分必要。
例如，平行截面定理、截棱锥定理、圆锥与平面的位置关系、球的性质等等。
这些定理可以帮助学生在解决一些复杂的立体几何题目时，能够快速找到规律，从而准确解决问题。
三、快速计算体积的方法体积是立体几何题目中最常见的考点。
理解如何快速计算体积可以帮助学生在有限的时间内快速解决问题。
例如，计算实体的体积可以分别计算各部分的体积再相加；计算投影面积的体积可以利用截线公式或剖面法等方法。
此外，还应当掌握利用相似关系计算体积的方法，以便于解决一些复杂的题目。
四、快速计算表面积的方法表面积的计算同样是立体几何中常见的考点。
学生需要掌握表面积的计算方法，并能够快速灵活地运用这些方法。
例如，计算立体几何的表面积可以分解成各个面的表面积再相加；计算圆锥的表面积可以利用母线和圆周角的关系等等。
五、快速计算正多面体体积的方法对于正多面体的体积计算，学生需要掌握一些类比和相似关系等方法。
例如，正八面体的体积可以利用正四面体体积乘以3的方法；正二十面体的体积可以利用正四面体体积乘以5的方法。
这些方法可以帮助学生在复杂的题目中快速计算正多面体的体积。
以上五点是掌握高考数学中的立体几何解题方法的基础。
学生需要认真理解这些方法，并在解决立体几何题目时不断运用，直到形成自己的解题风格。
通过不断练习和总结，相信大家一定可以在高考数学中取得好成绩！。
2019届理科数学立体几何考纲解读和复习策略与建议
2019届立体几何考纲解读和复习策略与建议一、近三年考点分布与考查情况二、考纲解读立体几何包括立体几何初步和空间中的向量与立体几何等内容。
与2018年考纲相比,2019年考纲只是删除了中心投影和“会画某些建筑物的视图与直观图(在不影响图形特征的基础上,尺寸、线条等不作严格要求).”，其他没有变化，而且这部分内容作为高考的必考内容，课程标准对立体几何的要求有所降低。
立体几何部分侧重考查空间概念、推理论证能力、空间想象能力及运算求解能力。
重点考查应用空间向量求异面直线所成的角、直线与平面所成的角、二面角的平面角，证明线线、线面、面面间的平行与垂直等问题。
从近六年的全国1卷试题的考查情况来看，理科立体几何题一般为2-3道题，分值为17分或22分，小题主要考查立体几何的面积与体积，且三视图是必考内容，解答题考查知识点基本相同，第（1）问考查直线与平面的位置关系为主；第（2）问解决夹角问题，且以二面角为主，但2018年出现了求直线与平面所成夹角问题，题目放在解答题第二或第三位置，属于中档难度。
在2019年的高考中预计仍会以“一小一大或两小一大”的格局呈现，命题着重考查直观想象、数学运算、数学建模与逻辑推理四大核心素养，由三视图确定几何体，几何体体积或表面积的求解，球与棱柱、棱锥的切、接问题仍是小题命题的热点，此类问题属于中档题目，难度不大。
解答题一般设计两问：第一问重点考查空间线面位置关系的证明，尤其是空间线面位置关系中的平行或垂直的证明，也有可能加强对学生动手能力与探究意识的考查，如在几何体中作出与已知平面平行垂直的直线，此类问题也可能成为今后命题的一个趋势，其本质仍然是空间线面位置关系的逻辑推理，但对推理的严密性要求不高；第二问命题的重点是空间角，尤其是二面角，线面角考察的可能性也比较大，常与空间线面关系的证明相结合，热点为二面角的求解，解决此类问题有几何法与向量法两种方法，各有优势，难度主要体现在建立空间直角坐标系和准确计算上。
解决高中数学中的立体几何问题的技巧与方法
解决高中数学中的立体几何问题的技巧与方法高中数学中的立体几何问题是学习者常常遇到的难点之一。
掌握解决这类问题的技巧和方法，有助于提升学习效率和解题能力。
本文将介绍一些解决高中数学中的立体几何问题的技巧与方法，帮助学习者更好地理解和应对这个领域的挑战。
一、画图准确在解决立体几何问题时，准确的图形是解题的基础。
因此，学习者需要养成细心观察和准确描绘图形的习惯。
画图时，应注意每一个线段、角度和形状的相对关系。
可以使用直尺、圆规等工具帮助画出准确的图形，避免出现不必要的错误。
二、理解立体几何基本概念在解决立体几何问题时，理解立体几何的基本概念非常重要。
这些基本概念包括平行、垂直、对称、相似、全等等。
学习者应该熟悉并理解这些概念的几何定义和性质，以便在解题过程中能够准确地运用它们。
三、运用立体几何定理和定律高中数学中有许多立体几何的定理和定律，学习者需要熟悉并灵活运用。
例如，平行线与截线定理可以用来确定平行线与平面的关系；空间中两条垂直平分线的交点在该线段的中点等。
运用这些定理和定律，可以简化解题过程，提高解题效率。
四、利用立体几何等距原理利用立体几何等距原理是解决数学中立体几何问题的重要方法。
该原理指出，如果两个几何体的形状和大小完全相同，则它们的性质和关系也相同。
在解题过程中，如果能够找到两个或多个形状完全相同的几何体，就可以将问题转化为更简单的几何关系，从而更容易解决问题。
五、建立几何模型为了更好地理解和解决立体几何问题，学习者可以尝试建立几何模型。
几何模型能够帮助学习者形象地展示和观察问题，从而更容易找出解题的思路和方法。
通过动手实践建立几何模型，能够增加对立体几何性质和关系的直观认识，提高解题的准确性和效率。
六、多思考、多练习解决立体几何问题需要思维的灵活性和逻辑推理能力。
学习者应该养成多思考、多练习的习惯，通过大量的练习来提高解题的技巧和速度。
在解题过程中，遇到困难或者不理解的地方，可以请教老师或者同学，进行思路的交流和互动，有助于拓宽解题思路和提高解题能力。
总结高考数学二轮复习立体几何的知识点
总结 2019 高考数学二轮复习立体几何的知识点立体几何是 3 维欧氏空间的几何的传统名称。
下边是立体几何的知识点的有关内容，希望对考生复习有帮助。
(1)棱柱：定义：有两个面相互平行，其他各面都是四边形，且每相邻两个四边形的公共边都相互平行，由这些面所围成的几何体。
分类：以底面多边形的边数作为分类的标准分为三棱柱、四棱柱、五棱柱等。
表示：用各极点字母，如五棱柱或用对角线的端点字母，如五棱柱几何特点：两底面是对应边平行的全等多边形;侧面、对角面都是平行四边形 ;侧棱平行且相等 ;平行于底面的截面是与底面全等的多边形。
(2)棱锥定义：有一个面是多边形，其他各面都是有一个公共极点的三角形，由这些面所围成的几何体分类：以底面多边形的边数作为分类的标准分为三棱锥、四棱锥、五棱锥等表示：用各极点字母，如五棱锥几何特点：侧面、对角面都是三角形;平行于底面的截面与底面相像，其相像比等于极点到截面距离与高的比的平方。
(3)棱台：定义：用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥，截面和底面之间的部分分类：以底面多边形的边数作为分类的标准分为三棱态、四棱台、五棱台等表示：用各极点字母，如五棱台几何特点：①上下底面是相像的平行多边形②侧面是梯形③侧棱交于原棱锥的极点(4)圆柱：定义：以矩形的一边所在的直线为轴旋转，其他三边旋转所成的曲面所围成的几何体几何特点：①底面是全等的圆;②母线与轴平行 ;③轴与底面圆的半径垂直 ;④侧面睁开图是一个矩形。
(5)圆锥：定义：以直角三角形的一条直角边为旋转轴，旋转一周所成的曲面所围成的几何体几何特点：①底面是一个圆;②母线交于圆锥的极点 ;③侧面睁开图是一个扇形。
(6)圆台：定义：用一个平行于圆锥底面的平面去截圆锥，截面和底面之间的部分几何特点：①上下底面是两个圆;②侧面母线交于原圆锥的极点;③侧面睁开图是一个弓形。
(7)球体：定义：以半圆的直径所在直线为旋转轴，半圆面旋转一周形成的几何体几何特点：①球的截面是圆 ;②球面上随意一点到球心的距离等于半径。
2019届高三理科数学第二轮专题复习配套文档专题四 第3讲立体几何中的向量方法
第3讲立体几何中的向量方法[真题再现]1．（2018·课标Ⅰ)如图，四边形ABCD为正方形,E,F分别为AD，BC的中点,以DF为折痕把△DFC使点C到达点P的位置，且PF⊥BF。
(1)证明：平面PEF⊥平面ABFD；（2）求DP与平面ABFD所成角的正弦值．[解］(1）证明：由已知可得BF⊥PF,BF⊥EF，所以BF⊥平面PEF.又BF⊂平面ABFD，所以平面PEF⊥平面ABFD。
（2)解：如图，作PH⊥EF，垂足为H.由（1)得，PH⊥平面ABFD。
以H为坐标原点，错误!的方向为y轴正方向,|错误!｜为单位长，建立如图所示的空间直角坐标系H.xyz.由（1)可得，DE⊥PE.又DP＝2，DE＝1,所以PE＝错误!.又PF＝1，EF＝2，所以PE⊥PF.所以PH＝错误!，EH＝错误!.则H（0，0,0），P错误!，D错误!，错误!＝错误!,错误!＝错误!.又错误!为平面ABFD的法向量，设DP与平面ABFD所成角为θ，则sin θ＝错误!＝错误!＝错误!。
所以DP与平面ABFD所成角的正弦值为错误!.2．（2018·课标Ⅱ）如图，在三棱锥P-ABC中，AB＝BC＝22，P A＝PB＝PC＝AC＝4，O为AC的中点．(1)证明:PO⊥平面ABC；(2）若点M在棱BC上，且二面角M。
P A-C为30°，求PC与平面P AM所成角的正弦值[解］(1）证明：因为P A＝PC＝AC＝4,O为AC的中点,所以OP⊥AC，且OP＝2错误!.如图，连接OB.因为AB＝BC＝错误!AC,所以△ABC为等腰直角三角形，且OB ⊥AC,OB＝错误!AC＝2。
由OP2＋OB2＝PB2知PO⊥OB.由OP⊥OB，OP⊥AC,OB∩AC＝O，得PO⊥平面ABC.（2）解:如图，以O为坐标原点，错误!的方向为x轴正方向，建立空间直角坐标系O。
xyz。
由已知得O（0，0,0）,B（2，0，0)，A（0,－2，0）,C(0,2,0)，P(0,0，2错误!），错误!＝（0,2,2错误!)．取平面P AC的一个法向量错误!＝(2，0，0）．设M (a ，2－a,0）（0≤a ≤2)，则错误!＝(a ，4－a,0)．设平面P AM 的法向量为n ＝(x ,y ,z ）．由AP ，→·n ＝0，错误!·n ＝0得错误!可取y ＝错误!a ,得平面P AM 的一个法向量为n ＝(错误!（a －4），错误!a ，－a ）,所以cos 错误!，n ＝错误!。
2019届高三理科数学立体几何解答题解题方法规律技巧详细总结版
高三理科数学立体几何解题方法规律技巧详细总结版【简介】1.立体几何是高考的重要内容，为解答题的必考题型.解答题主要采用“论证与计算”相结合的模式，即首先是利用定义、定理、公理等证明空间的线线、线面、面面平行或垂直，再利用空间向量进行空间角的计算.重在考查学生的逻辑推理能力及计算能力.热点题型主要有平面图形的翻折、探索性问题等；2.思想方法：(1)转化与化归(空间问题转化为平面问题)；(2)数形结合(根据空间位置关系利用向量转化为代数运算).【3年高考试题比较】全国高考命题的一个显著变化是，由知识立意转为能力立意，往往遵循大纲又不拘泥于大纲．高考在考查空间想象能力的同时又考查空间想象能力、逻缉思维能力、推理论证能力、运算能力和分析问题以及解决问题的能力． 通过比较近三年的高考试题，可发现，立体几何一般有两问，第一问均为考查线面的位置关系，平行和垂直均有涉及；第二问主要考查角的运算，异面所成角，线面角，二面角都有考查，利用空间直角坐标系计算的需要先证明再建系，对于空间位置关系要求较高.【必备基础知识融合】1.多面体的表(侧)面积多面体的各个面都是平面，则多面体的侧面积就是所有侧面的面积之和，表面积是侧面积与底面面积之和. 2.圆柱、圆锥、圆台的侧面展开图及侧面积公式圆柱圆锥圆台侧面展开图侧面积公式S 圆柱侧＝2πrlS 圆锥侧＝πrlS 圆台侧＝π(r 1＋r 2)l3.表面积 体积 柱体(棱柱和圆柱) S 表面积＝S 侧＋2S 底 V ＝Sh 锥体(棱锥和圆锥) S 表面积＝S 侧＋S 底 V ＝13Sh台体(棱台和圆台)S 表面积＝S 侧＋S 上＋S 下V ＝13(S 上＋S 下＋S 上S 下)h球S ＝4πR 2V ＝43πR 33.(1)公理1：如果一条直线上的两点在一个平面内，那么这条直线在此平面内. (2)公理2：过不在同一条直线上的三点，有且只有一个平面.(3)公理3：如果两个不重合的平面有一个公共点，那么它们有且只有一条过该点的公共直线. 4.空间点、直线、平面之间的位置关系直线与直线 直线与平面 平面与平面平行关系 图形 语言符号 语言 a ∥ba ∥αα∥β相交关系 图形 语言符号 语言 a ∩b ＝Aa ∩α＝Aα∩β＝l独有关系图形 语言符号 语言a ，b 是异面直线a ⊂α5.平行公理(公理4)和等角定理平行公理：平行于同一条直线的两条直线互相平行.等角定理：空间中如果两个角的两边分别对应平行，那么这两个角相等或互补. 6.异面直线所成的角(1)定义：设a ，b 是两条异面直线，经过空间任一点O 作直线a ′∥a ，b ′∥b ，把a ′与b ′所成的锐角(或直角)叫做异面直线a 与b 所成的角(或夹角). (2)范围：⎝⎛⎦⎤0，π2.7.直线与平面平行 (1)直线与平面平行的定义直线l 与平面α没有公共点，则称直线l 与平面α平行. (2)判定定理与性质定理文字语言图形表示符号表示 判定定理平面外一条直线与此平面内的一条直线平行，则该直线平行于此平面a ⊄α，b ⊂α， a ∥b ⇒a ∥α性质定理一条直线和一个平面平行，则过这条直线的任一平面与此平面的交线与该直线平行a ∥α，a ⊂β，α∩β＝b ⇒a ∥b8.(1)平面与平面平行的定义没有公共点的两个平面叫做平行平面.(2)判定定理与性质定理文字语言图形表示符号表示判定定理一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行，则这两个平面平行a⊂α，b⊂α，a∩b＝P，a∥β，b∥β⇒α∥β性质定理两个平面平行，则其中一个平面内的直线平行于另一个平面α∥β，a⊂α⇒a∥β如果两个平行平面同时和第三个平面相交，那么它们的交线平行α∥β，α∩γ＝a，β∩γ＝b⇒a∥b9.与垂直相关的平行的判定(1)a⊥α，b⊥α⇒a∥b.(2)a⊥α，a⊥β⇒α∥β.10.直线与平面垂直(1)直线和平面垂直的定义如果一条直线l与平面α内的任意直线都垂直，就说直线l与平面α互相垂直.(2)判定定理与性质定理文字语言图形表示符号表示判定定理一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直，则该直线与此平面垂直⎭⎪⎬⎪⎫l⊥al⊥ba∩b＝Oa⊂αb⊂α⇒l⊥α性质定理两直线垂直于同一个平面，那么这两条直线平行⎭⎪⎬⎪⎫a⊥αb⊥α⇒a∥b11.(1)平面与平面垂直的定义两个平面相交，如果它们所成的二面角是直二面角，就说这两个平面互相垂直.(2)判定定理与性质定理文字语言图形表示符号表示判定定理一个平面经过另一个平面的一条垂线，则这两个平面互相垂直⎭⎪⎬⎪⎫l⊥αl⊂β⇒α⊥β性质定理如果两个平面互相垂直，则在一个平面内垂直于它们交线的直线垂直于另一个平面⎭⎪⎬⎪⎫α⊥βα∩β＝al⊥al⊂β⇒l⊥α12.直线的方向向量和平面的法向量(1)直线的方向向量：如果表示非零向量a的有向线段所在直线与直线l平行或重合，则称此向量a为直线l的方向向量.(2)平面的法向量：直线l⊥α，取直线l的方向向量a，则向量a叫做平面α的法向量.13.空间位置关系的向量表示位置关系向量表示直线l1，l2的方向向量分别为n1，n2l1∥l2n1∥n2⇔n1＝λn2l1⊥l2n1⊥n2⇔n1·n2＝0直线l的方向向量为n，平面α的法向量为ml∥αn⊥m⇔n·m＝0l⊥αn∥m⇔n＝λm平面α，β的法向量分别为n，mα∥βn∥m⇔n＝λmα⊥βn⊥m⇔n·m＝014.异面直线所成的角设a，b分别是两异面直线l1，l2的方向向量，则a与b的夹角βl1与l2所成的角θ范围(0，π)求法cos β＝a·b|a||b|cosθ＝|cos β|＝|a·b||a||b|15.设直线l的方向向量为a，平面α的法向量为n，直线l与平面α所成的角为θ，则sin θ＝|cos〈a，n〉|＝|a·n||a||n|.16.求二面角的大小(1)如图①，AB，CD是二面角α－l－β的两个面内与棱l垂直的直线，则二面角的大小θ＝__〈AB→，CD→〉.(2)如图②③，n 1，n 2 分别是二面角α－l －β的两个半平面α，β的法向量，则二面角的大小θ满足|cos θ|＝|cos 〈n 1，n 2〉|，二面角的平面角大小是向量n 1与n 2的夹角(或其补角).【解题方法规律技巧】典例1：在如图所示的几何体中，四边形ABCD 为正方形， ABE ∆为直角三角形， 90BAE ∠=，且AD AE ⊥.（1）证明：平面AEC ⊥平面BED ；（2）若AB=2AE ，求异面直线BE 与AC 所成角的余弦值. 【答案】（1）详见解析；（2）105.所以DB ⊥平面AEC ，BD a 面BED 故有平面AEC ⊥平面BED.【规律方法】(1)求异面直线所成的角常用方法是平移法，平移方法一般有三种类型：利用图中已有的平行线平移；利用特殊点(线段的端点或中点)作平行线平移；补形平移. (2)求异面直线所成角的三个步骤①作：通过作平行线，得到相交直线的夹角. ②证：证明相交直线夹角为异面直线所成的角.③求：解三角形，求出作出的角，如果求出的角是锐角或直角，则它就是要求的角，如果求出的角是钝角，则它的补角才是要求的角.典例2：如图，在长方体1111ABCD A B C D -中， 1,2,,AB AD E F ==分别为1,AD AA 的中点， Q 是BC 上一个动点，且(0)BQ QC λλ=>.（1）当1λ=时，求证：平面//BEF 平面1A DQ ；（2）是否存在λ，使得BD FQ ⊥？若存在，请求出λ的值；若不存在，请说明理由. 【答案】（1）详见解析（2）13λ=（2）连接,AQ BD 与FQ ，因为1A A ⊥平面,ABCD BD ⊂平面ABCD ，所以1A A BD ⊥. 若1,,BD FQ A A FQ ⊥⊂平面1A AQ ，所以BD ⊥平面1A AQ . 因为AQ ⊂平面1A AQ ，所以AQ BD ⊥.在矩形ABCD 中，由AQ BD ⊥，得~AQB DBA ∆∆，所以， 2AB AD BQ =⋅.【规律方法】(1)判断或证明线面平行的常用方法有： ①利用反证法(线面平行的定义)；②利用线面平行的判定定理(a ⊄α，b ⊂α，a ∥b ⇒a ∥α)； ③利用面面平行的性质定理(α∥β，a ⊂α⇒a ∥β)； ④利用面面平行的性质(α∥β，a ⊄β，a ∥α⇒a ∥β).(2)利用判定定理判定线面平行，关键是找平面内与已知直线平行的直线.常利用三角形的中位线、平行四边形的对边或过已知直线作一平面找其交线. （3）判定面面平行的主要方法 ①利用面面平行的判定定理.②线面垂直的性质(垂直于同一直线的两平面平行). (2)面面平行的性质定理①两平面平行，则一个平面内的直线平行于另一平面. ②若一平面与两平行平面相交，则交线平行. （4）证明直线和平面垂直的常用方法有：①判定定理；②垂直于平面的传递性(a ∥b ，a ⊥α⇒b ⊥α)；③面面平行的性质(a ⊥α，α∥β⇒a ⊥β)；④面面垂直的性质(α⊥β，α∩β＝a ，l ⊥a ，l ⊂β⇒l ⊥α).典例3：如图所示，已知四棱锥P －ABCD 的底面是直角梯形，∠ABC ＝∠BCD ＝90°，AB ＝BC ＝PB ＝PC ＝2CD ，侧面PBC ⊥底面ABCD .证明： (1)PA ⊥BD ；(2)平面PAD ⊥平面PAB .证明 (1)取BC 的中点O ，连接PO ，∵平面PBC ⊥底面ABCD ，△PBC 为等边三角形， ∴PO ⊥底面ABCD .以BC 的中点O 为坐标原点，以BC 所在直线为x 轴，过点O 与AB 平行的直线为y 轴，OP 所在直线为z 轴，建立空间直角坐标系，如图所示.不妨设CD ＝1，则AB ＝BC ＝2，PO ＝ 3.∴A (1，－2，0)，B (1，0，0)，D (－1，－1，0)，P (0，0，3). ∴BD →＝(－2，－1，0)，PA →＝(1，－2，－3). ∵BD →·PA →＝(－2)×1＋(－1)×(－2)＋0×(－3)＝0， ∴PA →⊥BD →，∴PA ⊥BD .规律方法(1)利用已知的线面垂直关系构建空间直角坐标系，准确写出相关点的坐标，从而将几何证明转化为向量运算.其中灵活建系是解题的关键.(2)用向量证明垂直的方法①线线垂直：证明两直线所在的方向向量互相垂直，即证它们的数量积为零.②线面垂直：证明直线的方向向量与平面的法向量共线，或将线面垂直的判定定理用向量表示.③面面垂直：证明两个平面的法向量垂直，或将面面垂直的判定定理用向量表示.典例4：如图，棱柱ABCD－A1B1C1D1的所有棱长都等于2，∠ABC 和∠A1AC均为60°，平面AA1C1C⊥平面ABCD.(1)求证：BD⊥AA1；(2)在直线CC 1上是否存在点P ，使BP ∥平面DA 1C 1？若存在，求出点P 的位置；若不存在，请说明理由.(2)解 假设在直线CC 1上存在点P ，使BP ∥平面DA 1C 1，设CP →＝λCC 1→，P (x ，y ，z )，则(x ，y －1，z )＝λ(0，1，3). 从而有P (0，1＋λ，3λ)，BP →＝(－3，1＋λ，3λ). 设n 3⊥平面DA 1C 1，则⎩⎪⎨⎪⎧n 3⊥A 1C 1→，n 3⊥DA 1→，又A 1C 1→＝(0，2，0)，DA 1→＝(3，0，3)，设n 3＝(x 3，y 3，z 3)，⎩⎨⎧2y 3＝0，3x 3＋3z 3＝0，取n 3＝(1，0，－1)，因为BP ∥平面DA 1C 1，则n 3⊥BP →，即n 3·BP →＝－3－3λ＝0，得λ＝－1， 即点P 在C 1C 的延长线上，且C 1C ＝CP .【规律方法】 向量法解决与垂直、平行有关的探索性问题(1)根据题目的已知条件进行综合分析和观察猜想，找出点或线的位置，并用向量表示出来，然后再加以证明，得出结论.(2)假设所求的点或参数存在，并用相关参数表示相关点，根据线、面满足的垂直、平行关系，构建方程(组)求解，若能求出参数的值且符合该限定的范围，则存在，否则不存在.典例5：如图，在四棱锥P -ABCD 中，底面ABCD 是矩形，PA ⊥底面ABCD ，E 是PC 的中点.已知AB ＝2，AD ＝22，PA ＝2.求： (1)△PCD 的面积.(2)异面直线BC 与AE 所成的角的大小.解 (1)因为PA ⊥底面ABCD ，CD ⊂平面ABCD ， 所以PA ⊥CD .又AD ⊥CD ，PA ∩AD ＝A ， 所以CD ⊥平面PAD ，又PD ⊂平面PAD ，从而CD ⊥PD .因为PD ＝22＋（22）2＝23，CD ＝2， 所以△PCD 的面积为12×2×23＝2 3.图1图2法二 如图2，建立空间直角坐标系，则B (2，0，0)，C (2，22，0)， E (1，2，1)，AE →＝(1, 2，1)，BC →＝(0，22，0). 设AE →与BC →的夹角为θ，则cos θ＝AE →·BC →|AE →||BC →|＝42×22＝22，所以θ＝π4.由此可知，异面直线BC 与AE 所成的角的大小是π4.【规律方法】(1)利用向量法求异面直线所成角的一般步骤是：①选好基底或建立空间直角坐标系；②求出两直线的方向向量v 1，v 2；③代入公式|cos 〈v 1，v 2〉|＝|v 1·v 2||v 1||v 2|求解. (2)两异面直线所成角的范围是θ∈⎝⎛⎦⎤0，π2，两向量的夹角α的范围是[0，π]，当异面直线的方向向量的夹角为锐角或直角时，就是该异面直线的夹角；当异面直线的方向向量的夹角为钝角时，其补角才是异面直线的夹角.典例6:如图，三棱柱ABC －A 1B 1C 1中，底面ABC 为等腰直角三角形，AB ＝AC ＝1，BB 1＝2，∠ABB 1＝60°. (1)证明：AB ⊥B 1C ；(2)若B 1C ＝2，求AC 1与平面BCB 1所成角的正弦值.∴AB⊥平面AB1C.又B1C⊂平面AB1C，∴AB⊥B1C.【规律方法】利用向量法求线面角的方法：(1)分别求出斜线和它在平面内的射影直线的方向向量，转化为求两个方向向量的夹角(或其补角)；(2)通过平面的法向量来求，即求出斜线的方向向量与平面的法向量所夹的锐角或钝角的补角，取其余角就是斜线和平面所成的角.典例7：如图，在三棱柱ABC－A1B1C1中，B1B＝B1A＝AB＝BC，∠B1BC＝90°，D为AC的中点，AB⊥B1D.(1)求证：平面ABB1A1⊥平面ABC；(2)求直线B1D与平面ACC1A1所成角的正弦值；(3)求二面角B－B1D－C的余弦值.(2)解 由(1)知，OB ，OD ，OB 1两两垂直.②以O 为坐标原点，OB →的方向为x 轴的方向，|OB →|为单位长度1，建立如图所示的空间直角坐标系O －xyz . 由题设知B 1(0，0，3)，D (0，1，0)， A (－1，0，0)，C (1，2，0)，C 1(0，2，3).则B 1D →＝(0，1，－3)，AC →＝(2，2，0)，CC 1→＝(－1，0，3).设平面ACC 1A 1的一个法向量为m ＝(x ，y ，z )，则由⎩⎪⎨⎪⎧m ·AC →＝0，m ·CC 1→＝0，得⎩⎨⎧x ＋y ＝0，－x ＋3z ＝0，取m ＝(3，－3，1).∴cos 〈B 1D →，m 〉＝B 1D →·m |B 1D →||m |＝0×3＋1×（－3）＋（－3）×102＋12＋（－3）2×（3）2＋（－3）2＋12＝－217， ∴直线B 1D 与平面ACC 1A 1所成角的正弦值为217.③ (3)解 由题设知B (1，0，0)，则BD →＝(－1，1，0)，B 1D →＝(0，1，－3)，DC →＝(1，1，0).设平面BB 1D 的一个法向量为n 1＝(x 1，y 1，z 1)，则由 ⎩⎪⎨⎪⎧BD →·n 1＝0，B 1D →·n 1＝0，得⎩⎨⎧－x 1＋y 1＝0，y 1－3z 1＝0，可取n 1＝(3，3，1). 同理可得平面B 1DC 的一个法向量为n 2＝(－3，3，1)， ∴cos 〈n 1，n 2〉＝n 1·n 2|n 1||n 2|＝3×（－3）＋3×3＋1×1（3）2＋（3）2＋12×（－3）2＋（3）2＋12＝17.∴二面角B －B 1D －C 的余弦值为17.④【规律方法】(1)证明平面和平面垂直的方法：①面面垂直的定义；②面面垂直的判定定理.(2)已知两平面垂直时，一般要用性质定理进行转化，在一个平面内作交线的垂线，转化为线面垂直，然后进一步转化为线线垂直.（3）利用向量计算二面角大小的常用方法：①找法向量法：分别求出二面角的两个半平面所在平面的法向量，然后通过两个平面的法向量的夹角得到二面角的大小，但要注意结合实际图形判断所求角的大小.②找与棱垂直的方向向量法：分别在二面角的两个半平面内找到与棱垂直且以垂足为起点的两个向量，则这两个向量的夹角的大小就是二面角的大小.易错警示 对于①：用线面垂直的判定定理易忽视面内两直线相交； 对于②：建立空间直角坐标系，若垂直关系不明确时，应先给出证明；对于③：线面角θ的正弦sin θ＝|cos 〈B 1D →，m 〉|，易误认为cos θ＝|cos 〈B 1D →，m 〉|；对于④：求出法向量夹角的余弦值后，不清楚二面角的余弦值取正值还是负值，确定二面角余弦值正负有两种方法：1°通过观察二面角是锐角还是钝角来确定其余弦值的正负；2°当不易观察二面角是锐角还是钝角时可判断两半平面的法向量与二面角的位置关系来确定.典例8：如图，在四棱锥P －ABCD 中，平面PAD ⊥平面ABCD ，PA ⊥PD ，PA ＝PD ，AB ⊥AD ，AB ＝1，AD ＝2，AC ＝CD ＝ 5.(1)求证：PD ⊥平面PAB ；(2)求直线PB 与平面PCD 所成角的正弦值；(3)在棱PA 上是否存在点M ，使得BM ∥平面PCD ？若存在，求AMAP的值；若不存在，说明理由.(3)解 设M 是棱PA 上一点，则存在λ∈[0，1]，使得AM →＝λAP →. 因此点M (0，1－λ，λ)，BM →＝(－1，－λ，λ). 因为BM ⊄平面PCD ，所以要使BM ∥平面PCD ，则BM →·n ＝0，即(－1，－λ，λ)·(1，－2，2)＝0，解得λ＝14.所以在棱PA 上存在点M ，使得BM ∥平面PCD ，此时AM AP ＝14.【规律方法】(1)对于存在判断型问题的求解，应先假设存在，把要成立的结论当作条件，据此列方程或方程组，把“是否存在”问题转化为“点的坐标是否有解，是否有规定范围内的解”等.(2)对于位置探究型问题，通常借助向量，引进参数，综合已知和结论列出等式，解出参数.典例9：如图1，在直角梯形ABCD 中，AD ∥BC ，∠BAD ＝π2，AB ＝BC ＝1，A D ＝2，E 是AD 的中点，O 是AC与BE 的交点.将△ABE 沿BE 折起到△A 1BE 的位置，如图2.(1)证明：CD ⊥平面A 1OC ；(2)若平面A 1BE ⊥平面BCDE ，求平面A 1BC 与平面A 1CD 夹角的余弦值.所以B ⎝⎛⎭⎫22，0，0，E ⎝⎛⎭⎫－22，0，0，A 1⎝⎛⎭⎫0，0，22，C ⎝⎛⎭⎫0，22，0， 得BC →＝⎝⎛⎭⎫－22，22，0，A 1C →＝⎝⎛⎭⎫0，22，－22，CD →＝BE →＝(－2，0，0).设平面A 1BC 的一个法向量n 1＝(x 1，y 1，z 1)，平面A 1CD 的一个法向量n 2＝(x 2，y 2，z 2)，平面A 1BC 与平面A 1CD 的夹角为θ，则⎩⎪⎨⎪⎧n 1·BC →＝0，n 1·A 1C →＝0，得⎩⎪⎨⎪⎧－x 1＋y 1＝0，y 1－z 1＝0，取n 1＝(1，1，1)；【规律方法】立体几何中的折叠问题，关键是搞清翻折前后图形中线面位置关系和度量关系的变化情况，一般地翻折后还在同一个平面上的性质不发生变化，不在同一个平面上的性质发生变化.【归纳常用万能模板】如图，在△ABC 中，∠ABC ＝π4，O 为AB 边上一点，且3OB ＝3OC ＝2AB ，已知PO ⊥平面ABC ，2DA ＝2AO ＝PO ，且DA ∥PO.(1)求证：平面PBD ⊥平面COD ；(2)求直线PD 与平面BDC 所成角的正弦值.满分解答 (1)证明 ∵OB ＝OC ，又∵∠ABC ＝π4，∴∠OCB ＝π4，∴∠BOC ＝π2.∴CO ⊥AB.2分 又PO ⊥平面ABC ，OC ⊂平面ABC ，∴PO ⊥OC.又∵PO ，AB ⊂平面PAB ，PO ∩AB ＝O ，∴CO ⊥平面PAB ，即CO ⊥平面PDB.4分又CO ⊂平面COD ，∴平面PDB ⊥平面COD.6分(2)解 以OC ，OB ，OP 所在射线分别为x ，y ，z 轴，建立空间直角坐标系，如图所示.设OA ＝1，则PO ＝OB ＝OC ＝2，DA ＝1.则C(2，0，0)，B(0，2，0)，P(0，0，2)，D(0，－1，1)，∴PD →＝(0，－1，－1)，BC →＝(2，－2，0)，BD →＝(0，－3，1).8分设平面BDC 的一个法向量为n ＝(x ，y ，z )，∴⎩⎪⎨⎪⎧n ·BC →＝0，n ·BD →＝0，∴⎩⎪⎨⎪⎧2x －2y ＝0，－3y ＋z ＝0， 令y ＝1，则x ＝1，z ＝3，∴n ＝(1，1，3).10分设PD 与平面BDC 所成的角为θ，则sin θ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪PD →·n |PD →||n | ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪1×0＋1×（－1）＋3×（－1）02＋（－1）2＋（－1）2×12＋12＋32＝22211. 即直线PD 与平面BDC 所成角的正弦值为22211.12分❶得步骤分：抓住得分点的步骤，“步步为赢”，求得满分.如第(1)问中，先证线面垂直，再证两面垂直.❷得关键分：解题过程不可忽视的关键点，有则给分，无则没分，如第(1)问中证线面垂直不可漏“CO ⊥平面PDB ”.❸得计算分：解题过程中计算准确是得满分的根本保证.如第(2)问中求法向量n ，计算线面角正弦值sin θ.利用向量求空间角的步骤第一步：建立空间直角坐标系.第二步：确定点的坐标.第三步：求向量(直线的方向向量、平面的法向量)坐标.第四步：计算向量的夹角(或函数值).第五步：将向量夹角转化为所求的空间角.第六步：反思回顾.查看关键点、易错点和答题规范.【易错易混温馨提醒】一、利用空间向量求解线面角时，得到是线面角的正弦值，注意不是余弦值.易错1：如图，三棱柱111ABC A B C-中，01111160,4B A AC A A AA AC∠=∠===，2AB=，,P Q分别为棱1,AA AC的中点.（1）在平面ABC内过点A作//AM平面1PQB交BC于点M，并写出作图步骤，但不要求证明.（2）若侧面11ACC A⊥侧面11ABB A，求直线11A C与平面1PQB所成角的正弦值.【答案】（1）见解析（2）39.试题解析：（1）如图，在平面11ABB A内，过点A作1//AN B P交1BB于点N，连结BQ，在1BB Q∆中，作1//NH B Q交BQ 于点H ，连结AH 并延长交BC 于点M ，则AM 为所求作直线.∵Q 为AC 的中点，∴点Q 的坐标为(0,3-，∴()(110,2,23,0,3AC PQ =-=-.∵011112,60A B AB B A A ==∠=，∴()13,1,0B ，∴()13,1,0PB =， 设平面1PQB 的法向量为(),,m x y z =，二、不能直接建立空间直角坐标系时，要利用条件先证再建系.易错2：如图，在三棱柱111ABC A B C -中， D 为BC 的中点， 00190,60BAC A AC ∠=∠=，12AB AC AA ===.（1）求证： 1//A B 平面1ADC ；（2）当14BC =时，求直线1B C 与平面1ADC 所成角的正弦值.【答案】（1）见解析；（2310．【解析】【试题分析】（1）依据题设条件运用直线与平面平行的判定定理进行分析推证；（2）依据题设条件建立空间直角坐标系，借助向量的有关知识与数量积公式分析求解：（1）证明：连结1A C 与1AC 相交于点E ，连结ED .∵,D E 为中点，∴1//A B ED ，又∵1A B ⊄平面1,ADC ED ⊂平面1ADC ，∴1//A B 平面1ADC .三、在空间中点的坐标不好确定时，可以先设出来，再根据条件列方程求解确定即可. 易错3：如图，在三棱柱111ABC A B C -中，平面11A ACC ⊥平面ABC ， 2AB BC ==， 30ACB ∠=， 1120C CB ∠=， 11BC AC ⊥， E 为AC 的中点．（1）求证： 1A C ⊥平面1C EB ；（2）求二面角1A AB C --的余弦值．【答案】（1）见解析;（2）13．则由余弦定理得2221312223412AC x x x x =+-⋅=-+． 2221332323C E x x x x ⎛=+-⋅=++ ⎝⎭，设1A C 与1C E 交于点H ，则 1123A H AC =， 1123C H C E =，而1A C ⊥ 1C E ，则2221111A H C H A C +=． 于是()()(22244412232399x x x x -++++=，即260x x --=，∴3x =或2-（舍） 容易求得： 16A E =22211A E AE AA +=．故1A E AC ⊥，由面11A ACC ⊥面ABC ，则1A E ⊥面ABC ，过E 作EF AB ⊥于F ，连1A F ，则1A FE ∠为二面角1A AB C --的平面角，由平面几何知识易得3EF =， 1332A F =∴11312cos3332AEA FEA F∠===．方法二：以A点为原点，AC为y轴，过点A与平面ABC垂直的直线为z轴，建立如图所示的空间直角坐标系，设1AA x=，1A ACθ∠=，则()1,3,0B，()0,23,0C，()0,3,0E，()10,23cos,sinC x xθθ+．∴()1,3,0CB=-，()10,cos,sinCC x xθθ=．由1111cos,2CB CCCB CCCB CC⋅==-，得3cos12xθ-⋅=-，∴3cosθ=，则1360,,33A x x⎛⎫⎪⎪⎝⎭，1360,23,33C x x⎛⎫+⎪⎪⎝⎭，于是1360,23,33AC x x⎛⎫=--⎪⎪⎝⎭，1361,3,BC x⎛⎫=-+⎪⎪⎝⎭，∵11AC BC⊥，不妨设平面ABC的法向量()20,0,1n=，则121212212cos,3912n nn nn n-⋅===-⨯，故二面角1A AB C --的余弦值为13．四、建立空间直角坐标系的原则是：让尽量多的点落在坐标轴或轴面上. 易错4：如图，在正方形ABCD 中，点E ，F 分别是AB ，BC 的中点，将 AED DCF △，△分别沿DE ，DF 折起，使 A C ，两点重合于P .（Ⅰ）求证：平面PBD BFDE ⊥平面；（Ⅱ）求二面角P DE F --的余弦值.【答案】（Ⅰ）详见解析（Ⅱ）23所以 BE BF DE DF ==，，所以DEB DFB △≌△，所以在等腰DEF △中，O 是EF 的中点，且EF OD ⊥，因此在等腰PEF △中，EF OP ⊥，从而EF OPD ⊥平面，又EF BFDE ⊂平面，所以平面BFDE OPD ⊥平面，即平面PBD BFDE ⊥平面.…………………6分所以AF DE ⊥，于是，在翻折后的几何体中，PGF ∠为二面角P DE F --的平面角，在正方形ABCD 中，解得25AG =，35GF =， 所以，在PGF △中，25PG AG ==，35GF =，1PF =， 由余弦定理得2222cos 23PG GF PF PGF PG GF +-∠==⋅， 所以，二面角P DE F --的余弦值为23.………………………………12分五、求二面角余弦值时，要正确判断二面角为钝角还是锐角.易错5：四棱锥P ABCD -中，底面ABCD 为矩形， 22,AB BC PA PB ===，.侧面PAB ⊥底面ABCD .（1）证明： PC BD ⊥；（2）设BD 与平面PAD 所成的角为45︒，求二面角B PC D --的余弦值.【答案】（1）见解析（2）10【试题解析】解：（1）证法一：设AB 中点为O ，连接PO ，由已知PA PB =，所以PO AB ⊥，而平面PAB ⊥平面ABCD ，交线为AB故PO ⊥平面ABCD以O 为原点， OP 为z 轴， OB 为y 轴，如图建立空间直角坐标系，并设PO h =，则()()))0,0,,0,1,0,2,1,0,2,1,0P h B C D- 所以()()2,1,,2,2,0PC h BD =-=- 0PC BD ⋅=，所以PC BD ⊥.证法二：设AB 中点为O ，连接PO ，由已知PA PB =，所以PO AB ⊥，而平面PAB ⊥平面ABCD ，交线为AB故PO ⊥平面ABCD ，从而BD PO ⊥ ①在矩形ABCD 中，连接CO ，设CO 与BD 交于M ，则由::CD CB BC BO =知BCD OBC ∆~∆，所以BCO CDB ∠=∠所以90BCM CBM CDB CBM ∠+∠=∠+∠=︒，故BD CO ⊥ ②由①②知BD ⊥平面PCO所以PC BD ⊥.六、多解问题的取舍.易错6：如图，在棱长为2的正方体1111ABCD A B C D -中， E ， F ， M ， N 分别是棱AB ， AD ， 11A B ， 11A D 的中点，点P ， Q 分别在棱1DD ， 1BB 上移动，且(02)DP BQ λλ==<<.（1）当1λ=时，证明：直线1//BC 平面EFPQ ；（2）是否存在λ，使面EFPQ 与面PQMN 所成的二面角为直二面角？若存在，求出λ的值；若不存在，说明理由.【答案】（1）见解析；（2）212λ=±.（2）设平面EFPQ 的一个法向量为(),,n x y z =，则由0{0FE n FP n ⋅=⋅=，得0{0.x y x z λ+=-+=，于是可取(),,1n λλ=-. 设平面MNPQ 的一个法向量为()',','m x y z =，由0{0NM m NP m ⋅=⋅=，得()''0{'2'0x y x z λ+=-+-=，于是可取()2,2,1m λλ=--.若存在λ，使面EFPQ 与面PQMN 所成的二面角为直二面角，则()()2,2,1,,10m n λλλλ⋅=--⋅-=，即()()2210λλλλ---+=，解得21λ=±，显然满足02λ<<. 故存在212λ=±，使面EFPQ 与面PQMN 所成的二面角为直二面角.。
高中数学中的立体几何问题解析与技巧总结
高中数学中的立体几何问题解析与技巧总结在高中数学学习中，立体几何是一个重要的内容，掌握立体几何的解析方法和技巧对于解题非常有帮助。
本文将针对高中数学中的立体几何问题进行解析，并总结出一些解题技巧，帮助读者更好地理解和应用立体几何知识。
立体几何是研究立体图形的性质和关系的数学分支，它与平面几何相辅相成，共同构成了几何学的基础。
在立体几何中，我们经常遇到的问题主要包括计算体积、表面积、求解空间几何体之间的位置关系等。
一、计算体积和表面积的方法在计算立体几何体的体积和表面积时，我们需要根据给定的条件和几何体的性质来选择合适的计算方法。
1. 计算体积的方法计算立体几何体的体积，需要根据几何体的形状和给定的条件，选择合适的公式进行计算。
下面以常见几何体为例，列举一些计算体积的公式：- 矩形长方体的体积公式：V = lwh，其中l为长，w为宽，h为高。
- 正方体的体积公式：V = a^3，其中a为边长。
- 圆柱体的体积公式：V = πr^2h，其中r为底面半径，h为高。
- 圆锥体的体积公式：V = (1/3)πr^2h，其中r为底面半径，h为高。
- 球体的体积公式：V = (4/3)πr^3，其中r为半径。
2. 计算表面积的方法计算立体几何体的表面积，同样需要根据几何体的形状和给定的条件，选择合适的公式进行计算。
下面以常见几何体为例，列举一些计算表面积的公式：- 矩形长方体的表面积公式：S = 2lw + 2lh + 2wh，其中l为长，w 为宽，h为高。
- 正方体的表面积公式：S = 6a^2，其中a为边长。
- 圆柱体的表面积公式：S = 2πrh + 2πr^2，其中r为底面半径，h为高。
- 圆锥体的表面积公式：S = πrl+ πr^2，其中r为底面半径，l为母线长。
- 球体的表面积公式：S = 4πr^2，其中r为半径。
二、解决立体几何问题的技巧在解决立体几何问题时，除了熟悉计算公式外，还需要灵活运用几何知识和解题技巧。
如何解决高考数学中的立体几何题
如何解决高考数学中的立体几何题在高考数学中，立体几何题是一个常见的考点，也是考生普遍感觉难以解决的问题之一。
立体几何题的解答需要掌握一定的几何知识和解题技巧。
下面将介绍一些解决高考数学中的立体几何题的方法和技巧。
一、掌握基础几何知识解决立体几何题首先需要掌握基础几何知识，包括立体图形的性质、体积和表面积的计算公式等。
熟练掌握这些基础知识可以帮助我们快速理解和解答立体几何题目。
二、分析题目，确定解题思路解决立体几何题的关键是正确地分析题目，确定解题思路。
在解答题目之前，我们应该仔细读题，理解题意，并分析给出的条件和要求。
根据题目中的信息，我们可以确定使用的几何知识和解题方法。
三、画图辅助推理在解答立体几何题时，可以通过画图辅助推理的方法来帮助理解题意，推导解题过程。
画出几何图形可以很直观地展示问题，帮助我们更好地理解并解决问题。
四、运用几何定理和性质在解答立体几何题目时，应该灵活运用几何定理和性质。
比如，当涉及到平行关系时，我们可以应用平行线的性质，通过角度对应相等、内错角和等于180度的性质来解答问题。
此外，还可以利用三角形的性质和圆锥的性质等进行推理和计算。
五、运用代数方法解题解决立体几何题目时，有时也可以运用代数方法进行解答。
通过设立方程、利用等式关系等代数技巧，将几何问题转化为代数问题，从而求解方程并得到正确答案。
六、多练习，熟练掌握解题技巧高考数学中的立体几何题目都是可以通过多练习来掌握解题技巧的。
通过反复练习各类立体几何题目，不断总结和归纳解题技巧，逐渐熟练掌握解题方法，提高解题能力和准确性。
七、注意审题和解题过程的准确性在解答立体几何题目时，我们需要特别注意审题和解题过程的准确性。
要仔细分析题目中的条件和要求，确保理解正确。
在解题过程中，要注意推理和计算的准确性，避免出现错误。
总结起来，解决高考数学中的立体几何题需要掌握基础知识，分析题目确定解题思路，运用几何定理和性质，画图辅助推理，运用代数方法解题，多练习并注意准确性。