高考数学百大经典例题——棱柱
国家公务员考试用书-小学五年级班主任工作总结
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典型例题一
例1 设有四个命题:
①底面是矩形的平行六面体是长方体;
②棱长都相等的直四棱柱是正方体;
③有两条侧棱都垂直于底面一边的平行六面体是直平行六面体;
④对角线相等的平行六面体是直平行六面体.
其中真命题的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
分析:命题①是假命题.因为底面是矩形的直平行六面体才是长方体.底面是矩形,
侧棱不垂直
于底面,这样的四棱柱仍是斜平行六面体;
命题②是假命题.底面是菱形,底面边长与棱长相等的直四棱柱不是正方体;
命题③是假命题.因为有两条侧棱垂直于义面一边不能推出侧棱与底面垂直.
命题④是真命题
,如图所示,平行六面体
ABCD-A
1
B
1
C
1
D
1
中所有对角线相等,对角面
B
1
BDD
1
是<
br>平行四边形,对角线
BD
1
B
1
D
,所以四边形<
br>B
1
BDD
1
是
矩形,即
BB
1
BD
,同理四边形
A
1
ACC
1
是矩形,所以
AA
1
AC
,由
AA
1
BB
1
知
B
B
1
底面
ABCD
,即该平
行六面体是直平行六面体.
故选A.
说明:解这类选择题的关键在于理清各种棱柱之间的联系与区别,要紧扣底面形状及
侧
棱与底面的位置关系来解题.
下面我们列表来说明平行四边形与平行六面体的性质的“类比
”,由此,我们可以发现
立体几何与平面几何许多知识是可以进行类比的.见表
表
平行四边形
①对边平行且相等
③四条边的平方和等于两条对角线的平方
和
平行六面体
①相对的侧面平行且全等
③十二条棱的平方和等于四条对角线的
平方和
②对角线交于一点,且在这一点互相平分 ②对角线交于一点且在这一点互相平分
典型例题二
例2 如图,正四棱柱
ABCD-A
1B
1
C
1
D
1
中,对角线
BD
18
,
BD
1
与侧面
BB
1
C
1C
所
成角为
30
,求:(1)
BD
1
与底面<
br>ABCD
所成角;(2)异面直线
BD
1
与
AD
所成
角;(3)
正四棱柱的全面积.
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分析:正四棱柱是一种特殊的长方体,它的两底面
ABCD
、
A
1
B
1
C
1
D
1
是正方形
,长方体中有比较多的线面垂直
关系,而线面垂直关系往往是解决立体几何问题的关键条
件.题
中无论是已知线面成角,还是求线面成角,都要把它们
转化为具体的角,落实线面成角,先要找线面垂直
关系.异面
直线
BD
1
与
AD
所成角通过
ADA<
br>1
D
1
,落实为具体的
A
1
D
1
B
.正四棱柱各个面都是矩形,求面积只要用矩形面积公式.
解:(1)在正四棱柱
A
1
C
中,∵
D
1
C
1
面BB
1
C
1
C
,
∴
D
1
BC
1
是
D
1
B
与侧面
BB
1
C
1
C
所成角,即
D
1
BC
1
30.
∵
BD
1
8
,∴
D
1
C
1
4
,
BC
1
43
,
∵ A
1
B
1
C
1
D
1
是正方形,∴B
1
C
1
D
1
C
1
4
,
D
1
D
平面
ABCD
,∴
D<
br>1
BD
是
D
1
B
与底面
ABCD
所
成角,
在
Rt
△
D
1
DB
中,
BDB
1
D
1
42
,
BD
1
8
,
∴
cosD
1
BD
BD2
,∴
D
1
BD45
,
BD
1
2
即
BD
1
与底面
ABCD
所成角为
45
.
(2)∵
ADA
1
D
1
,
∴
A
1
D
1
B
是
BD
1
与
AD
所成
角(或补角).
∵
D
1
A
1
平面
AA
1
B
1
B
,∴
D
1
A
1
A
1
B
,
Rt△
A
1
D
1
B
中,
A
1
D<
br>1
4
,
BD
1
8
,
∴
cos
A
1
D
1
B
1
,∴
A
1
D
1
B60
,
2
即异面直线
AD<
br>与
BD
1
所成角为
60
.
(3)
Rt△
BB
1
C
1
中,
B
1
C
1
4
,
BC
1
43
.
∴
BB
1
42
,
∴
S
全
24444244232221
.
▃ ▄
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说明:长方体是一种特殊的棱柱,充分感受其中丰富的线面垂直、线线垂直
关系是
灵活解题的关键,各种垂直关系是解决立体几何中证明和计算的重要条件.
典型例题三
例3 如图,已知长方体
ABCD-A
1<
br>B
1
C
1
D
1
中,棱长
AA
15
,
AB12
,求直线
B
1
C
1
与
平面
A
1
BCD
1
的距离.
分析:求直线到平
面的距离,首先要找直线上的点到平
面的垂线,而找平面的垂线的一个很有用的思路是,找平面
内一条直线与某一平面垂直,这里我们不难看出,长方体中
有
CB
平面
AA
1
BB
1
,这样,只要作
B
1
HA
1<
br>B
,又有
B
1
HCB
,得到
B
1
H
平面
BCD
1
A
1
.
解:长方体
A
C
1
中,有
BC
平面
AA
1
BB
1,过
B
1
作
B
1
HA
1
B
于
H
,又有
BCB
1
H
,
∴
B<
br>1
H
平
BCD
1
A
1
,即
B1
H
是
B
1
C
1
到平面
A
1
BCD
1
的距离.
在
Rt
△
BB
1A
1
中,由已知可得,
BB
1
5
,
A
1
B
1
12
,
∴
A
1
B13
,∴
B
1
H
60
.
13
60
.
13
即
B
1
H
是<
br>B
1
C
1
到平面
A
1
BCD
1的距离为
说明:长方体中有棱与面的线面垂直关系,正方体除此之外,还有对角线与对角面的线面垂直关系,比如,求正方体
AC
1
中,
A
1
C
1
与面
C
1
BD
所成角.这
里,要找
A
1
C
1
与
C
1
BD
所成角,必须找
A1
到平面
C
1
BD
的垂线,
因为
BD
面
AA
1
C
1
C
,在对角面
AC
1内,过
A
1
作
A
1
HOC
1
于H
,则
BDA
1
H
,所以
A
1
H
面
C
1
BD
,可以得到
A
1
C
1
O
为
A
1
C
1
与面
C
1
BD
所成角,在对角面
AA
1
C
1
C
中可计算<
br>A
1
C
1
Oarctan2
.
▃
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典型例题四
例4 如图,已知直三棱柱ABCD-A
1
B
1
C
1
D
1
中,<
br>ABAC
,
F
为侧棱
BB
1
上一点,
(1
)若
D
为
BC
的中点,
E
为
AD
上不同于
A
、
D
的任一点,
BFBC2a
,
FB
1
a
.
求证:
EFFC
1
;(2)若
A1
B
1
3a
,求
FC
1
与平面
AA
1
B
1
B
所成角的大小.
分析:
E
点在
AD
上变化,
EF
为平面
ADF
内变化的一组
相交
直线(都过定点
F
),要证明
C
1
F
与
EF
垂直,必有
C
1
F
平面
ADF
.求
FC
1
与平面
ABB
1
A
1
所成角的关键是找
C1
到面
ABB
1
A
1
的垂线,从而落实线面成角,直三
棱柱中,侧棱
AA
1
平面
A
1
B
1C
1
给找点
C
1
到面
AB
1
的垂线创
造了方便的条件.
解:(1)∵
ABAC
,且
D
是
BC
的中点,∴
ADBC
,
又∵ 直三棱柱中
BB
1
平面
ABC
,∴
ADBB
1
,
∴ <
br>AD
平面
BB
1
C
1
C
,∴
AD
C
1
F
.
在矩形
BB
1
C
1
C
中,
BFBC2a
,
B
1
Fa
,
∴
DF5a
,
FC
1
222
5a
,
DC
1
10a
,
∴
DFFC
1<
br>DC
1
,∴
DFC
1
90
,即
FC<
br>1
DF
,
∴
FC
1
平面
AD
F
,∴
FC
1
EF
.
(2)过
C
1<
br>作
C
1
HA
1
B
1
于
H
,∵
AA
1
平面
A
1
B
1
C<
br>,∴
AA
1
C
1
H
,
∴
C1
H
平面
AA
1
B
1
B
,连接FH
,
C
1
FH
是
C
1
F
与平面
AB
1
所成角.
在等腰△
ABC
中,
AB
AC3a
,
BC2a
,∴
AD22a
,
在等腰△
A
1
B
1
C
1
中,由面积相等可得,
C<
br>1
H3a222a
,
∴
C
1
H
4
2
a
,又
C
1
F5a
,
3
410
,
15
在
Rt
△
C
1
HF
中,
sinC
1
FH
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∴
C
1
FHarcsin
410
,
15
410
.
15
即
C
1
F
与
平面
AB
1
所成角为
arcsin
说明:由于点
E
在
AD
上变化,给思考增加了难度,但仔细思考,它又提供了解题的
突破口,使得线线
垂直成为了
CF
1
与一组直线垂直.本题的证明还有一个可行的思路,虽然
E
在
AD
上变化,但是由于
AD
平面
BB
1
C
1
C
,所以
E
点在平面
BC
1
上的射
影是定点
D
,
EF
在平面
BC
1
上射影为定直线<
br>DF
,使用三垂线定理,可由
C
1
FDF
,直接证明
C
1
FEF
.三垂线定理是转化空间
线线垂直为平面内线线垂直的一个有
力工具,再看一个例子,
正方体
AC
1
中,
O
是底面
ABCD
的中心,
E
是
A
1
B
1
上动点
,
F
是
DD
1
中点,求
AF
与
OE
所成角.我们取
AD
中点
G
,
虽然
E
点变化,但
OE
在面
AD
1
上射影为定直线
A
1
G<
br>,在正方形
AA
1
D
1
D
中,易证
A
1
BAF
,所以,
AFOE
,即
AF
与
OE
所成角为
90
.
典型例题五
例5 如图,正三棱柱
ABC-A
1
B
1
C
1的底面边长为4,侧棱长为
a
,过
BC
的截面与底
面成
30
的二面角,分别就(1)
a3
;(2)
a1
计算截面的面积
.
分析:要求出截面的面积,首先必须确定截面的形状,截面与底
面成
30
的二面角,如果
a
较大,此时截面是三角形;但是如果
a
较
小,此时
截面与侧棱不交,而与上底面相交,截面为梯形.
解:截面与侧棱
AA
1
所
在直线交于
D
点,取
BC
中点
E
,连
AE
、
DE
,
△
ABC
是等边三角形,∴
AEBC
,
∵
AA
1
平面
ABC
,∴
DEBC
.
∴
DEA
为截面与底面所成二面角的平面角,
∴
DEA30
.
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∵等边△
ABC
边长为4,∴
AE23
.
在
R
t
△
DAE
中,
DAAEtanDEA2
.
(1)
当
a3
时,
D
点在侧棱
AA
1
上,截面为△BCD
,
在
Rt
△
DAE
中,
DE
∴
S
BCD
AD
2
AE
2
4<
br>,
11
BCDE448
.
22
(2)当
a1
时,
D
点在
AA
1
延长线上,截面为梯形
BCMN
,
∵
AD2
,
AA
1
1
∴
MN
是△
DBC
的中位线,
∴
S
梯形BCMN<
br>
33
S
DBC
86
.
44
说明
:涉及多面体的截面问题,都要经过先确定截面形状,再解决问题的过程,本
例通过改变侧棱长而改变了
截面形状,我们也可以通过确定侧棱长,改变截面与底面成
角而改变截面形状.
典型例题六
例6 斜三棱柱
ABC-A
1
B<
br>1
C
1
中,平面
AA
1
C
1
C<
br>底面
ABC
,
BC2
,
AC23
,
A
BC90
,
AA
1
A
1
C
,且AA
1
A
1
C
.
(1)求
AA
1
与平面
ABC
所成角;
(2)求
平面
A
1
ABB
1
与平面
ABC
所成二面角的大小
;
(3)求侧棱
BB
1
到侧面
AA
1
C
1
C
的距离.
分析:按照一般思路,首先转化条件中的面面垂直关系,由
A
1
AA
1
C
,取
AC
的中点
D
,连
A
1
D
,则有
A
1
DAC
,从而有
A
1
D
平面
ABC
,在
此基础上,
A<
br>1
A
与底面所成角以及平面
A
1
ABB
1
与
底面所成二面角都能方便地找到,同时
A
1
D
底面
ABC
也为寻找
B
点到面
AA
1
C
1
C
的垂线创
造了条件.
解:(1)取
AC
的中点
D
,连接
A
1
D
,
∵
A
1
AA
1
C
,∴
A
1
DAC
,∵平面
AA
1
C
1
C
底面
ABC
,
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∴
A
1
D
底面
ABC
,∴
A
1
AC
为
A
1
A
与底面
ABC
所成角.
∵
AA
1
A
1
C
且
AA
1
A
1
C
,∴
A
1
AC
45
.
(2)取
AB
中点
E
,则
DEBC
,
∵
ABC90
,∴
CBAB
,∴
DEAB
.
连
A
1
E
,∵
A
1
D
底面
A
BC
,∴
A
1
E
在平面
ABC
上射影为
D
E
,
∴
A
1
EAB
,∴
A
1
ED
为侧面
A
1
B
与底面
ABC
所成二面角的平
面角.
在等腰
Rt
△
A
1
AC
中,
AC
23
,∴
A
1
D3
.
在
Rt
△ABC
中,
BC2
,∴
DE1
.
在
Rt
△
A
1
DE
中,
tanA
1
ED
A
1
D
3
,
DE
∴
A
1
ED60
,即侧面
AA
1
B
1
B
与底面
ABC
所成二面角的大小为
60
.
(3)过
B
作
BHAC
于
H
,
∵A
1
D
底面
ABC
,∴
A
1
DB
H
,∴
BH
平面
AA
1
C
1
C
,
在
Rt
△
ABC
中,
AC23
,
B
C2
,∴
AB22
,
∴
BH
ABBC2
2
6
,即
BB
1
到平面
AA
1
C
1
C
的距离为
6
.
AD3
3
说明:简单的多面
体是研究空间线面关系的载体,而线面垂直关系又是各种关系中
最重要的关系,立体几何中的证明与计算
往往都与线面垂直发生联系,所以在几何体中
发现并使用线面垂直关系往往是解题的关键.
典型例题七
例7 斜三棱柱
ABC-A
1
B<
br>1
C
1
的底面△
ABC
是直角三角形,
C90<
br>,
BC2cm
,
B
1
在底面上的射影
D
恰好是
BC
的中点,侧棱与底面成
60
角,侧面
AA
1
B
1
B
与侧面
BB
1
C
1
C
所成角为
30
,求斜棱柱的侧面积与体积.
分析:<
br>B
1
在底面
ABC
上射影
D
为
BC
中点,提供了线面
垂直
B
1
D
平面
ABC
,另外
又有
C90
,即
ACBC
,
又可以得到
AC
平面
BB
1
C
1
C
,利用这两个线面垂直关系,可
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成就梦想 ▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌
以方便地找到条件中的线面角以及二面角的平面角.
解:∵
B
1
在底面
ABC
上,射影
D
为
B
C
中点.
∴
B
1
D
平面
ABC
. <
br>∴
B
1
BD
为侧棱
B
1
B
与底面
ABC
所成角,即
B
1
BD60
,
∵
C90
,即
ACBC
,又
ACB
1
D
,
∴
AC
平面
BB
1
C
1
C
,过
A
作
AEB
1
B
于
E
,连接
C
E
,则
CEB
1
B
.
∴
AEC
是侧
面
AA
1
B
1
B
与侧面
CC
1
B
1
B
所成二面角的平面角,
∴
AEC30
,
在直角△
CEB
中,∵
CEB60
,
BC2,∴
CE
3
,
在直角△
ACE
中,∵
CEA30
,
CE3
,
∴
ACECtan301
,
AE2AC2
,
在直
角△
B
1
DB
中,
B
1
BD60
,<
br>BD
∴
BB
1
2BD2
,
B
1
DBB
1
sin60
1
BC1,
2
3
.
∴侧面积为
S
侧
CEBB<
br>1
AEBB
1
ACAA
1
<
br>3212
332233cm
2
.
体积为
VS
ABC
B
1
D
11
ACBCB
1
D1233cm
3
.
22
说
明:本例中△
ACE
是斜棱柱的一个截面,而且有侧棱与该截面垂直,这个截面称为
斜
棱柱的直截面,我们可以用这个截面把斜棱柱分成两部分,并且用这两部分拼凑在一个以
该截面为底面的
直棱柱,斜棱柱的侧面积等于该截面周长乘以侧棱长,体积为该截面面积乘
以侧棱长.
典型例题八
例8 如图所示,在平行六面体
ABCDA
1B
1
C
1
D
1
中,已知
ABAD2a,
AA
1
a
,
又
A
1
ADD
ABA
1
AB60
.
(1)求证:
AA
1
截面
B
1
D
1
C
;
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(2)求对角面
A
1
ACC
1
的面积.
分析:
(1)由题设易证
AA
1
B
1
D
1
,再只需证
AA
1
B
1
C
,即证
C
C
1
CD
1
.而由对称性知,
若
CC
1
B
1
C
,则
CC
1
CD
1
,故不必证
AA
1
B
1
D
1
.
(2)关键在于求对角面的高.
证明:(1)∵
B
1
C
1
AD2a
,
CC
1
A
1
Aa
,<
br>B
1
C
1
CA
1
AD60
, <
br>∴在
B
1
C
1
C
中,由余弦定理,得
B<
br>1
C3a
.
再由勾股定理的逆定理,得
C
1
CB
1
C
. <
br>同理可证:
C
1
CCD
1
.∴
C
1
C
平面
B
1
D
1
C
.
又<
br>C
1
CA
1
A
,∴
AA
1
平面
B
1
D
1
C
.
解:(2)∵
AB
AD
,∴平行四边形
ABCD
为菱形.
AC
为
BAD<
br>的平分线.
作
A
1
O
∴
平面
A
C
于
O
,
由
A
1
ADA
1
AB
,知
OAC
.作
A
1
MAB
于
M
,连
OM
,则
OMAB
.
在
RtA
1
AM
中,
AMA
1
Acos60
在
R
tAOM
中,
AOAMsec30
22
1
a
,
2
a
.
3
2
a
.
3
在
RtA
1
AO
中,
A
1
OA
1
A<
br>2
AO
2
又在
ABC
中,由余弦定理,得AC23a
.
∴
S
A
1
ACC
1
ACA
1
O22a
.
说明:本题解答中用到了教材习题中的一个结论
——经过一个角的顶点引这个角所在平
面的斜线.如果斜线和这个角两边的夹角相等,那么斜线在平面上
的射影是这个角的平分线
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2
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所在的直线.
另外,还有一个值得注意的结论就是:如果一个角
所在平面外一点到角的两边所在直线
的距离相等,那么这一点在平面上的射影在这个角的平分线所在的直
线上.
典型例题九
例9 如图所示,已知:直三棱柱
ABC
A
1
B
1
C
1
中,
ACB90
,<
br>BAC30
,
BC1
,
AA
1
6
,
M
是
CC
1
的中点.
求证:
AB
1
A
1
M
.
分
析:根据条件,正三棱柱形状和大小及
M
点的位置都是确定的,故可通过计算求出
A<
br>1
M
与
AB
1
两异面直线所成的角.
因为
B
1
C
1
C
1
C
,
B
1
C
1
A
1
C
1
,所以
B
1
C
1
侧面
AA
1
C
1
C
.
AC
1
是斜线
AB
1
在平面
AA
1
C<
br>1
C
的射影,设
AC
1
与
A
1
M<
br>的交点为
D
,只需证得
MDC
1
90
即可.
证明:∵
B
1
C
1
C
1
C
,<
br>B
1
C
1
A
1
C
1
,
C
1
C
与
A
1
C
1
交于点
C
1
,
∴
B
1
C
1
面
AA<
br>1
C
1
C
.
∵
M
为
CC
1
的中点,∴
MC
1
16
C
1
C.
22
在
RtA
1
C
1
B
1中,
B
1
A
1
C
1
30
, <
br>∴
A
1
B
1
2B
1
C
1
2
,
A
1
C
1
在
RtA
1
C
1
M
中,
3
.
6
22
A
1
MMC
1
A
1
C1
2
2
<
br>3
2
3
2
.
2
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在
RtAA
1
C
1
中,AC
1
AA
1
A
1
C
1
22
633
.
22
又
MDC
1
∽
A
1
DA
且
AA
1
∶MC2
,
∴
MD
1131
A
1
M22
,
3322
11
C
1
DAC
1
31
. 33
2
3
1
在
MDC
1
中,
MD
2
C
1
D
2
2
1
2
,
2
2
6
3
,
C
1
M2
2
2
∴
C
1
DM90
,
A
1
MAC
1
,∴<
br>A
1
MAB
1
.
说明:证明两直线垂直,应用三垂线定理
或逆定理是重要方法之一.证明过程中的有关
计算要求快捷准确,不可忽视.本题证明两异面直线垂直,
也可用异面直线所成的角,在侧
面
AA
1
C
1
C
的
一侧或上方一个与之全等的矩形,平移
A
1
M
或
AB
1,确定两异面直线所成的
角,然后在有关三角形中通过计算可获得证明.
2
典型例题十
例10
长方体的全面积为11,十二条棱长度之和为24,求这个长方体的一条对角线长.
分析:要求长方体对角线长,只要求长方体的一个顶点上的三条棱的长即可.
解:设此长方体
的长、宽、高分别为
x
、
y
、
z
,对角线长为
l<
br>,则由题意得:
2(xyyzzx)11
4(
xyz)24
①
②
由②得:
xyz6
,从而由长方体对角线性质得:
lx
2
y
2
z
2
(xyz)
2
2(xyy
zzx)6
2
115
.
∴长方体一条对角线长为5.
说
明:(1)本题考查长方体的有关概念和计算,以及代数式的恒等变形能力.在求解过
程中,并不需要把
x
、
y
、
z
单个都求出来,而要由方程组的①②从整体上导
出
xyz
,
这需要同学们掌握一些代数变形的技巧,需要有灵活性.
(
2)本题采用了整体性思维的处理方法,所谓整体性思维就是在探究数学问题时,应研
究问题的整体形式
,整体结构或对问题的数的特征、形的特征、结构特征作出整体性处理.整
体思维的含义很广,根据问题
的具体要求,需对代数式作整体变换,或整体代入,也可以对
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222
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图形作出整体处理.
典型例题十一
例11 如图,长方体
ABCDA
1
B
1
C
1<
br>D
1
中,
ABa
,
BCb
,
BB
1
c
,并且
abc0
.求沿着长方体的表面自
A
到
C
1
的最短线路的长.
分析:解本题可将长方体表面展开,可
利用在平面内两点间的线段长是两点间的最短距
离来解答.
解:将长方体相邻两个展开有下列三种可能,如图.
三个图形甲、乙、丙中
AC
1
的长分别为:
(ab)
2
c
2
a
2
b
2
c
2
2
ab
a
2
(bc)
2
a
2
b<
br>2
c
2
2bc
(ac)
2
b2
a
2
b
2
c
2
2ac
∵
abc0
,
∴
ababbc0
.
故最短线路的长为
a
2
b
2
c
2
2bc<
br>.
说明:(1)防止只画出一个图形就下结论,或者以为长方体的对角线
AC
1
a
2
b
2
c
2
是最短线路.
(
2)解答多面体表面上两点间,最短线路问题,一般地都是将多面体表面展开,转化为
求平面内两点间线
段长.
典型例题十二
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例12 设直平行六面体的底面是菱形,经下底面的一边及与它
相对的上义面的一边的
截面与底面成
60
的二面角,面积为
Q
,求
直平行六面体的全面积.
分析:如图,由于
DD
'
面
AC
.作出截面与底面所成的二面角的平面角
D
'
HD
后
,
因
RtDDH
中
DHD60
,可分别求出
DD<
br>、
DH
和
DH
的值.又上下底面的边长
是相等的,便可进一步
求出全面积.
解:设平行六面体为
ABCDABCD
,过
D
作<
br>DHAB
,
H
为垂足,连结
DH
.
∵
DD
平面
ABCD
,
∴
DHAB
,
DHD60
,
∴
DD<
br>'
''
''
''''
'
'
'
'
3<
br>'
1
DH
,
DHD
'
H
.
2<
br>2
又在菱形
ABCD
中,有
ADABBCCD
, ''
∴截面
ABCD
的面积为:
S
1
DHABQ
.
'
''
侧面
DDCC
的面积为:
S
2
DDDCDDAB
''
3
'
3
DHABQ<
br>
22
底面
ABCD
的面积为:
S
3
DH
AB
所以
S
全
4S
2
2S
3
(
231)Q
.
1
'
1
DHABQ
.
22
典型例题十三
例13 设有三个命题:甲:底面是平行四边
形的四棱柱是平行六面体;乙:底面是矩
形的平行六面体是长方体;丙:直四棱柱是直平行六面体.以上
命题中,真命题的个数是
( ).
A.0 B.1 C.2 D.3
解:甲命题是真命题,因为它就是平行六面体的定义;
乙命题不是真命题,因为平行六面体的侧棱不一定垂直于底面;
丙命题也不是真命题,因为四棱柱的底面不一定是平行四边形.
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∴应选B.
说明:要认真搞清平行六面体、直平行六面体、长方体等特殊四棱柱的有关概念及性质.
典型例题十四
例14 如图,
A
1
B
1
C
1
ABC
是直三棱柱,点
D
1
、
F
1
分别是
A
1
B
1
、
A
1
C
1
BCA90
,
的中点.若
BCCACC
1
,则
BD
1
与
AF
1
所成角的余弦值是( ).
A.
303015
1
B. C. D.
101510
2
解:可将异面直线所成角转化为相交直线的角,取
BC
的中点
E
,并连结
EF
1
、
EA
.
∵
D
1
F
1
1
BC
BE
, <
br>2
∴
EF
1
BD
1
,∴
EF
1<
br>A
是
BD
1
与
AF
1
所成角.
设
BC2a
,则
CC
1
2a
,
CA2a
.
∴
AB22a
,
AF
1
5a
,
AE5a
,
2
EFB
1
B
2
B
1<
br>D
1
6a
.
1
BD
1
2<
br>AF(5a)
2
(6a)
2
(5a)
2
301
EF
1
AE
∴
cosEF
A
1
2AF10
25a6a
1
EF
1
22<
br>∴应选A.
说明:本题主要考查棱柱的性质,以及两条异面直线所成的角、勾股定理、余弦定理
等
内容:对运算能力和空间想象能力也有较高的要求.
典型例题十五
例15 如图,已知
A
1
B
1
C
1
AB
C
是正三棱柱,
D
是
AC
的中点.
(1)证明:
AB
1
平面
DBC
1
;
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(2)假设
AB
1
BC
1
,
求以
BC
1
为棱,
DBC
1
与
CBC
1<
br>为面的二面角
的度数.
(1)证明:∵
A
1<
br>B
1
C
1
ABC
是正三棱柱,∴四边形
B
1
BCC
1
是矩形.连结
B
1
C
交
BC<
br>1
于
E
,则
E
是
B
1
C
的
中点.连结
DE
.
∵
D
、
E
分别是
AC
、
B
1
C
的中点,
∴
DEAB
1
.又
AB
1
平面
DBC
1
,
DE<
br>平面
DBC
1
,.
∴
AB
1
平面
DBC
1
.
(2
)解:作
DFBC
于
F
,则
DF
平面
BB1
C
1
C
,连结
EF
则
EF
是
ED
在平面
BB
1
C
1
C
上的射影.
∵
AB
1
BC
1
又
AB
1
ED
.
∴
EDBC
1
.
根据三垂线定理的逆定理,得
EFBC
1
.
从而
DEF
是二面角
DBC
1
C
的平面角,
即
DEF
,
设
AC1
,则
DC
1
2
3
1
,
CFDCcos60
4
4
∵
ABC
是正三角形,∴在
RtDCF
中,有
DFDCsin60
取
BC
的中点
G
,
∵
EBEC
,∴
EGBC
.
在
RtBEF
中,
EFBFFG
而
BFBCFC
2
31
,
GF
,
44
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▄ ▅ ▆ ▇ █ █ ■ ▓
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∴
EF
2
3
31
,
,∴
E
F
4
44
3
DF
4
1
. ∴在RtDEF
中,
tanDEF
EF
3
4
∴
DEF45
,即
45
.
从而所求二面角的大小为
45
.
说明:(1)纵观近十年高考题,其中解
答题大多都是以多面体进行专利权查,解答此类
题,有些同学往往忽略或忘记了多面体的性质,从而解题
时,思维受阻.今后要引以为戒.
(2)本题考查空间的线面关系,正棱柱的概念和性质,空间想象能
力、逻辑思维能力和
运算能力.本题涉及到的知识面宽,有一定的深度,但入手不难,逐渐加深;逻辑推
理和几
何计算交织为一体;正三棱柱放倒,与课本习题不同,加强了对空间想象能力的考查;在解
答过程中,必须添加适当的辅助线,不仅考查了识图,而且考查了作图.本题是一道综合性
试题,较深
入和全面地考查了各种数学能力,正确解答本题,要求同学们有较高的数学素质.
▃ ▄
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▓