必修二立体几何较难题汇总(2)

2019-03-27 16:27

平面α过正方形ABCD- A1B1C1D1的三个顶点B,D, A1,α与底面A1B1C1D1的交线为L,则L与B1D1的位置关系?

如图,正方形ABCD与正方形ABEF所在平面相交于AB,在AE,BD上各有一点P,Q,且AP=DQ。求证:PQ∥面BCE

4下列各图是正方体或正四面体,P,Q,R,S分别是所在棱的中点,则四个点不共面的一个图是( ).

空间三条直线,其中一条和其他两条都相交,那这三条直线中的两条能确定的平面个数是多少

1、 2、 3、

若三条直线只有一个交点,则可以确定一个或三个平面; 若这三条直线有两个不同的交点,则可以确定一个或三个平面。 若这三条直线有三个不同的交点,则可确定以一个平面。

答案:一个或三个

线面平行的判定定理证明 线面平行的判定定理是:若平面外的一条直线与平面内的一条直线平行,那么这条直线与这个平面平行。

线面平行的定义是:若直线与平面没有公共点,则称此直线与该平面平行。 证明:设直线a‖直线b,a不在平面α内,b在平面α内。用反证法证明a‖α。 假设直线a与平面α不平行,则由于a不在平面α内,有a与α相交,设a∩α=A。 则点A不在直线b上,否则a∩b=A与a‖b矛盾。 过点A在平面α内作直线c‖b,由a‖b得a‖c。 而A∈a,且A∈c,即a∩c=A,这与a‖c相矛盾。 于是假设错误,故原命题正确。(反证法)

例题2从正方体的棱和各个面上的对角线中选出k条,使得其中任意两条线段所在直线都是异面直线,求k的最大值.

D1C1解答 考察如图所示的正方体上的四条线段AC,BC1,D1B1,A1D,它们所在直线两两都是异面直线.又

A1若有5条或5条以上两两异面的直线,则它们的端点B1相异且个数不少于10,与正方体只有8个顶点矛盾.故 K的最大值是4.

DC

AB

练习1 在正方体的8个顶点、12条棱的中点、6个面的中心及正方体的中心共

计27个点中,问共线的三点组的个数是多少

8?7?28个;两端点都为面的中心共线解答 两端点都为顶点的共线三点组共有26?112?3?3个;两端点都为各棱中点的共线三点组共有?18个,且三点组共有22没有别的类型的共线三点组,所以总共有28?3?18?49个.

例题3在单位正方体ABCD-A1B1C1D1的面对角线A1B上存在一点P使得AP+D1P最短,求AP+D1P的最小值.

解答 将等腰直角三角形AA1B沿A1B折起至A?A1B,使三角形A?A1B与四边形A1BCD1共面,联结A?D1,则A?D1的长即为AP+ D1P的最小值,所以,

A?D1?12?12?2?1?1?cos1350?2?2

练习3已知单位正方体ABCD-A1B1C1D1的对棱BB1、D1上有两个动点E、F,

1BE=D1F=?(0???).设EF与AB所成的角为?,与BC所成的角为?,求???2的最小值.

1?????.解答 当??时,不难证明????f(?)是单调减函数.因此???的22?最小值为.

2例十七、(2000年全国联赛一试)一个球与正四面体的六条棱都相切,若正四面体的棱长为a,则这个球的体积是 .

分析:由正四面体的图象的对称性可知,内切球的球心必为正四面体的中心,球与各棱相切,其切点必为各棱中点,考查三组对棱中点的连线交于一点,即为内切球的球心,所以每组对棱间的距离即为内切球的直径,于是有:2r??2?423 ∴ V?????a??a ???324?4?32a 2P

练习:同样可用体积法求出棱长为a的正四面体的外 接球和内切球的半径.分析可知,正四面体的内切球 与外接球球心相同,将球心与正四面体的个顶点相连, A R O rE

C D

可将正四面体划分为四个全等的正三棱锥,于是可知内切球的半径即为正四面体B 高度的四分之一,外接球半径即为高度的四分之三.故只要求出正四面体的高度即可.

?3?66226又:h?a2??,所以,R?a,r?a. a?a?a?3??41233??例二十三、(1991年全国联赛一试)设正三棱锥P—ABC的高为PO,M为PO的中点,过AM作与棱BC平行的平面,将三棱锥截为上、下两个部分,试求此两部分2的体积比.

分析:取BC的中点D,连接PD交AM于G,设 所作的平行于BC的平面交平面PBC于EF,由 直线与平面平行的性质定理得:EF∥BC,连接 AE,AF,则平面AEF为合乎要求的截面. 作OH∥PG,交AG于点H,则:OH=PG.

BCEF?PDPG?PG?GDPG?1?GDPG?1?GDAD5OH?1?AO?2; 2故:VA?PEFV?S?PEF?EF?4VA?PEF4S????;于是:A?PBC?PBC?BC?25V?.A?EFBC21

P F M G H E C A

O D B

8、如果空间三条直线a,b,c两两成异面直线,那么与a,b,c都相交的直线有

(A) 0条 (B) 1条 (C)多于1 的有限条 (D) 无穷多条


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