- 1.10 MB
- 2021-06-16 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
高中数学热点难点突破技巧第08讲:
立体几何探究点的位置的方法
【知识要点】
一、立体几何中经常出现探究点的位置的习题,有些同学遇到这种类型的习题, 感到比较迷茫. 立体几何中探究点的位置的方法一般有三种:猜想证明法、直接探究法和设点解方程法.
二、由于文 生没有空间向量,所以文 生一般不用设点解方程法,文 生一般选择猜想证明法和直接探究法.
【方法讲评】
方法一
猜想证明法
使用情景
点的位置刚好很特殊(中点或1:2等分点等),证明也比较方便.
解题步骤
一般先猜想特殊位置(中点,等分点等),再证明.
【例1】如图,在四棱锥中,底面为直角梯形,且,,侧面底面. 若.
(1)求证:平面;
(2)侧棱上是否存在点,使得平面?若存在,指出点 的位置并证明,若不存在,请说明理由;
(3)求二面角的余弦值.
在底面中,因为,,
所以 , 所以.
又因为, 所以平面.
:学 ]
(3)由(1)知,底面,以为原点,分别为轴建立空间直角坐标系,设,则(0,0,1),(1,0,0),(0,2,0),(1,1,0),则=(1,1,-1),=(-1,1,0),
显然平面,所以为平面的一个法向量.
设面的一个法向量=(),
则==0且==0,取=1,则=1,=2,则.
设二面角的大小为,由图可知,为锐角,
所以 ,
即二面角的余弦值为.
【点评】 (1)由于,所以观察联想取的中点试验证明,刚好又可以证明点满足条件,所以这种方法此时是可行的. (2)这种猜想证明法是有局限的,如果动点不是特殊点,那就不好处理,既浪费了考试的时间, 又给自己制造了紧张气氛 .
【反馈检测1】在长方体中,,过,,三点的平面截去长方体的一个角后,得到如图所示的几何体,这个几何体的体积为.
(1)证明:直线∥平面; (2)求棱的长;
(3)在线段上是否存在点,使直线与垂直,如果存在,求线段的长,如果不存在,请说明理由.
方法二
直接探究法
使用情景
直接求解.
解题步骤
直接通过解三角形(正弦定理、余弦定理、直角三角函数和相似三角形) 等求解.
【例2】如图,直三棱柱中,侧棱长为2,,是的中点,上是否存在点,交于点,且,如果存在,求线段的长.
【解析】假设上是否存在点,设 则.
【点评】(1)本题如果利用猜想证明法,猜想中点,但是本题恰好不是中点,所以显示出猜想证明法的局限性了. (2)本题利用的是直接探究法,直接通过解三角形(相似三角形)求得. 解三角形可以利用正弦定理、余弦定理、三角函数和相似三角形.学~ ·
【反馈检测2】如图,四边形为矩形,平面,,平面,且点在上.
(1)求证:;(2)求三棱锥的体积;
(3)设点在线段上,且满足,试在线段上确定一点,使得平面.
方法三
设点解方程法
使用情景
方法比较普遍,已知条件适合建立空间直角坐标系,适用于大多数题目 .(文生一般不用此法,因为文 没有空间向量)
解题步骤
先设点,且,再用表示点的坐标,最后把点的坐标代入已知的某个条件等式求出的值,即得点的位置.
【例3】如图,四棱柱中, 侧棱底面,,,,为棱的中点.
(1) 证明:;(2) 设点在线段上, 且直线与平面所成角的正弦值为, 求线段的长.
(2) 设有
.可取为平面的一个法向量.
设为直线与平面所成角,则
于是解得所以.
【点评】(1)本题试验中点,发现证明不了,所以最好直接利用设点解方程组法.先设点,且,再用表示点的坐标,最后把点的坐标代入已知的某个条件等式求出的值,即得点的位置.(2)在设点时,要注意的范围,以免出现增解.(3)设点时,有时不需要设三个未知数,要结合实际情况,确定未知数的个数,未知数越少越好.学
【反馈检测3】如图所示,正方形与矩形所在平面互相垂直,,点为的中点.
(1)求证:∥平面;(2)求证:;
(3)在线段上是否存在点,使二面角的大小为?若存在,求出的长;若不存在,请说明理由.
【反馈检测4】如图,的外接圆的半径为,所在的平面,,,,且,.
(1)求证:平面平面.
(2)试问线段上是否存在点,使得直线与平面所成角的正弦值为?若存在,确定点的位置,若不存在,请说明理由.
高中数学热点难点突破技巧第08讲:
立体几何探究点的位置的方法参考答案
【反馈检测1答案】(1)证明见解析;(2)4;(3)存在,
(2)解:设,∵几何体的体积为,
∴, 即,
即,解得.∴的长为4.
(3)在平面中作交于,过作交于点,则.
因为,而,
又, 且.
∽.
为直角梯形,且高.
【反馈检测2答案】(1)见解析;(2)见解析.(3)点为线段上靠近点的一个三等分点.
【反馈检测2详细解析】
(3)解:在△中,过点作∥交于点,在△中过点作∥交于点,连结,则由=,得=.
由∥,⊂平面,⊄平面,则∥平面.
再由∥,∥,⊂平面,⊄平面,
得∥平面,所以平面∥平面.又⊂平面,则∥平面.
故当点为线段上靠近点的一个三等分点时,∥平面.
【反馈检测3答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3)存在,
【反馈检测3详细解析】(1)连结交于,连结,因为四边形为正方形,所以为的中点,又点为的中点,在中,有中位线定理有//,而平面,平面,所以,//平面.
依题意,以为坐标原点,、、分别为轴、轴、轴建立空间直角坐标系,因为,则,,,所,
易知为平面的法向量,设,所以平面的法向量为,所以,即,所以,取,
则,又二面角的大小为,
所以,解得.
故在线段上是存在点,使二面角的大小为,且.
【反馈检测4答案】(1)答案详见解析;(2)存在,且.学 ……5
【反馈检测4详细解析】(1)∵C⊥平面,
∴ ⊥平面,∴⊥ ∵=1, ∴ ,
从而 ∵⊙的半径为,∴是直径,
∴⊥ 又∵CD ⊥平面,∴CD⊥,故⊥平面
平面BCDE,∴平面平面
(2)方法1:假设点存在,过点作⊥于,连结,作⊥于,连结
∵平面平面,∴⊥平面,∴为与平面所成的角
故,从而满足条件的点存在,且
方法2:建立如图所示空间直角坐标系,
则:(4,0,0),(0,2,0),(0,0,4),(0,2,1),(0,0,0),则
易知平面的法向量为,假设点存在,设,则,再设,即,从而
设直线与平面所成的角为,则:
解得,其中应舍去,而故满足条件的点存在,且点的坐标为