趙向前
一、求幾何體的外接球時(shí),易忽視球的幾何性質(zhì)
考點(diǎn)指南:球的問題是平面圖形圓的立體化、空間化問題,圓的考點(diǎn)在高中側(cè)重解析幾何問題的考查,即與圓的方程有關(guān)的問題,高中圓的幾何特性(幾何圖形的外接圓)主要體現(xiàn)在空間幾何體的外接球的知識(shí)方面,即求解與幾何體的外接球有關(guān)的問題時(shí),需要把立體球轉(zhuǎn)化為平面圓進(jìn)行分析,考查層次屬于有難度的問題。
例1 一個(gè)幾何體的三視圖如圖1所示,求該幾何體外接球的表面正視圖側(cè)視圖積。(單位:cm)
解題分析:根據(jù)題意知該幾何體是一個(gè)圓錐,俯視圖其軸截面是邊長為2cm的正三角形,則幾何體及其外接球的直觀圖如圖2所示。由題可知軸截面△PAB為正三角形,球心O為正三角形的重心,根據(jù)三角形重心的知識(shí),則
考查意圖:本題主要考查同學(xué)們的空間想象能力、空間問題平面化能力及計(jì)算能力。雖然本題是求解外接球的表面積,但是在求解球的半徑時(shí),需要逐步進(jìn)行,故對(duì)運(yùn)算邏輯也是有考查的。
復(fù)習(xí)建議:由于高考是選拔性考試,考題定位“源于課本,考查分析問題與求解問題的能力”,學(xué)習(xí)中,應(yīng)立足教材,對(duì)教材中的核心題型,比如求三棱錐的外接球,只有做好歸納總結(jié),步驟細(xì)化,有了基本方法的掌握,才能在解決柱體、錐體的問題中做到熟練掌握與應(yīng)用。
變式練習(xí)1:如圖3,在P四棱錐P-ABCD中,面PAB⊥面ABCD,OPAB是等邊三角形,四邊形ABCD為矩形,邊長AB=2,AD=4,求四棱錐P-ABCD的外接球的體積。
解題分析:如圖4,構(gòu)造四棱錐P-ABCD的外接球O,因?yàn)椤鱌AB為正三角形,正△PAB的外接圓為O2,根據(jù)三角形重心的知識(shí),則PO2:O2E=2:1。
二、判斷線面關(guān)系時(shí),易忽視幾何載體或空間幾何常識(shí)的應(yīng)用
考點(diǎn)指南:有關(guān)線面關(guān)系的問題,屬于考題中的小題部分,出題靈活,考查點(diǎn)線面的空間位置關(guān)系,在分析過程中,需要借助不同的幾何體或線面關(guān)系去呈現(xiàn),考生在做題時(shí),由于線面垂直、平行及判定性質(zhì)(八大定理)同時(shí)出現(xiàn),易脫離幾何載體或忽略幾何常識(shí)。在簡易邏輯問題上,條件的考查對(duì)考生來說比較抽象,特別是p是q的什么條件,或p的什么條件是q等知識(shí)的考查,屬于基礎(chǔ)題型中易于出錯(cuò)的部分。
例2 設(shè)m,n是平面a內(nèi)的兩條不同直線,l,s是平面β內(nèi)兩條相交直線,則a⊥β的一個(gè)充分不必要條件是()。
A.l⊥m,l⊥n
B.m⊥l,m⊥s
C.m⊥l,n⊥s
D.m//n,llm
解題分析:本題給出空間中兩線兩面,從線面關(guān)系去證明面面垂直,需要考慮證明面面垂直的基本方法,就是線面垂直的判定定理或直二面角知識(shí)。如圖5中,anβ斜交,知A,D選項(xiàng)錯(cuò)誤,直線l⊥a。圖6中,anβ斜交,m⊥l,n⊥s,知C選項(xiàng)錯(cuò)誤。B選項(xiàng)是線面垂直的判定定理,故B選項(xiàng)正確。
考查意圖:簡易邏輯中的條件結(jié)合空間點(diǎn)線面知識(shí),屬于基礎(chǔ)問題的綜合,體現(xiàn)知識(shí)的交叉情況,立足空間幾何直觀和幾何載體,注重對(duì)考生基礎(chǔ)能力、基本方法應(yīng)用能力的考查。
復(fù)習(xí)建議:在基礎(chǔ)問題方面,緊扣數(shù)學(xué)核心知識(shí)及考點(diǎn),準(zhǔn)確掌握概念,平時(shí)注重常規(guī)問題的分析,簡單不出錯(cuò),拿準(zhǔn)分才是考生應(yīng)該鍛煉的。
變式練習(xí)2:已知不同的直線l,m,n,平面anβ,γ,則下列關(guān)于線面關(guān)系的說法中正確的是()。
A.l⊥m,m⊥」n,則l⊥n
B.m⊥ann⊥_an則m//n
C.x//l,β//l,則a//p
D.a⊥β,β⊥γ,則a⊥γ
解題分析:A選項(xiàng)中的直線l與直線之間還存在平行、相交、異面的情況;B選項(xiàng)正確,直線重合的情況,在本題不會(huì)出現(xiàn),考生不用糾結(jié);選項(xiàng)C、D中的兩個(gè)平面可能存在平行、垂直、相交的情況。
三、證明平行問題時(shí),易忽視經(jīng)典平行證明方法的應(yīng)用
考點(diǎn)指南:線面的平行問題,是高考立體幾何問題中的核心證明問題,與線面垂直處于同樣重要的地位。在人教A版《數(shù)學(xué)必修2》中,關(guān)于線面平行有兩個(gè)判定定理與兩個(gè)性質(zhì)定理。雖然可以用向量證明平行與垂直問題,但高考中的立體幾何解答題,其第一問一般考查平行與垂直,主要用定理去證明,應(yīng)用時(shí),結(jié)合具體問題,平行因素體現(xiàn)在比例或中點(diǎn)問題上。方法一,構(gòu)造面面平行;方法二,通過中位線、比例、平行四邊形證明線線平行。
例3 如圖7,P是平行四邊形ABCD平面外一點(diǎn),M,N分別是PA,BD上的點(diǎn),且。求證:MN//平面PDC。
解題分析:由題知,該圖形可看作四棱錐P-ABCD,
如圖8,在AD上取一點(diǎn)Q,滿足,即Q是AD的三等分點(diǎn),連接MQ,NQ。在△ADP和△DAB中,MQ//PD,NQ//AB。
在平行四邊形ABCD中,AB//CD,所以NQ//CD。
又MQ∩NQ=Q,CD∩PD=D,所以面MNQ//面PCD。
又MNC面MNQ,所以MN//面PCD。
考查意圖:本題通過比例給出條件去求證平行,對(duì)比中點(diǎn)問題,考生易構(gòu)造中位線在面內(nèi)尋找線線平行,但通過構(gòu)造面面平行,用面面平行的判定定理是比較好的方法。本題考查考生對(duì)平行問題的常見證明方法的理解與應(yīng)用情況。
復(fù)習(xí)建議:立體幾何是高考的必考點(diǎn),在解答題型中證明問題與求解問題屬于中等難度題型,對(duì)比圓錐曲線與函數(shù)問題,考生易得分,復(fù)習(xí)時(shí)要熟練掌握基本定理,解題時(shí)步驟要寫詳細(xì),保證得分點(diǎn)突出。注意經(jīng)典題型與構(gòu)造問題,做好積累歸納。
變式練習(xí)3:如圖9,在四棱錐P-ABCD中,AB=BC=1/2AD,∠BAD=∠ABC=90°,E是PD的中點(diǎn)。證明:直線CE//面PAB。
解題分析:如圖10,在四棱錐P-ABCD中,取AD的中點(diǎn)F,連接EF,CF,AB=BC=1