(吉安市教研室 江西吉安 343000)
立體幾何是高中數(shù)學(xué)中一個(gè)重要的組成部分,在高考試卷中的分值也很高,整體難度不會太大,但是對于空間思維相對較弱的學(xué)生來說,這就是一個(gè)無法逾越的難題,怎么提高學(xué)生的空間思維---——學(xué)會作圖,一般的作圖學(xué)生能聽懂,但是他們只是知其然而不知其所以然,他們不知道作圖的理論依據(jù)是什么,下面就從幾個(gè)案例中來探索立體幾何中的一些作圖的依據(jù),希望在增加對立體幾何概念的理解、提高空間思維能力方面起拋磚引玉的作用。
類型一 利用公理和定理作截面圖
例1.如圖,正方體ABCD?A1B1C1D1中,E, F, G 分別在AB, BC, DD1上,作過E, F, G三點(diǎn)的截面
分析:設(shè)過E, F, G 三點(diǎn)的截面為α根據(jù)公理2可知,
兩平面相交成一交線,而且確定一條直線只需兩個(gè)點(diǎn),E, F∈平面ABCD ,連接E, F使得EF∩AD=P, EF∩CD=M
所以P, G 是平面ADD1A1與平面α的公共點(diǎn),連接PG, PG∩AA1=Q 同理M, G 是平面CDD1C1與平面α的公共點(diǎn),連接MG, MG∩AA1=N 連接QE, CN 所以截面為五邊形EFNGQ
類型二 利用直線與平面平行的性質(zhì)定理作平行線
例2.如圖,四棱錐P-ABCD中,AD∥BC,AB=BC=AD,E,F(xiàn)分別為線段AD,PC的中點(diǎn),求證:AP∥平面BEF;
分析:要證明AP∥平面BEF,只需證明AP平行平面BEF上的一條直線,證明之前要作出這條直線,怎么作出的直線就一定平行呢?根據(jù)直線與平面平行的性質(zhì)定理(一條直線和一個(gè)平面平行,則過這條直線的任一平面與此平面的交線與該直線平行)可知,只需過AP作一平面與平面BEF相交,則AP就一定會平行這條交線,所以只需連接AC交BE于點(diǎn)O,連接OF即可.
證明 連接EC,
∴四邊形ABCE是平行四邊形,∴O為AC的中點(diǎn).
又∵F是PC的中點(diǎn),
∴AP∥平面BEF.
類型三 利用平面與平面垂直作平面的垂線
例3.已知三棱錐A-BCD中,AB=BC=BC=BD=CD=2,AD=1,則D與平面ABC的距離為。
分析:要用傳統(tǒng)方法來解決這個(gè)問題,就必須準(zhǔn)確地作出點(diǎn)D到平面ABC的垂線,當(dāng)垂足在平面內(nèi)部時(shí),怎么作呢?可以根據(jù)平面與平面垂直的性質(zhì)定理(如果兩個(gè)平面互相垂直,那么在一個(gè)平面內(nèi)垂直于它們交線的直線垂直于另一個(gè)平面),首先過點(diǎn)D作一平面垂直于平面ABC,然后過點(diǎn)D作交線的垂線,則垂線的長即是我們要找的點(diǎn)D到平面ABC的距離。
解:作BC的中點(diǎn)E,連接AE,DE,過點(diǎn)D作AE的垂線,垂足是點(diǎn)O。
通過上述案例我們可以發(fā)現(xiàn),如果能快速、準(zhǔn)確地作出需要的輔助線,那么就可以很簡便的利用傳統(tǒng)方法解決立體幾何問題,而且計(jì)算量很小,同時(shí)也無形中增強(qiáng)了空間思維能力,切實(shí)提高解決立體幾何問題的能力。