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升学考试 2012年福建高考数学立体几何题目详解,空间想象差也能做

2012年福建高考数学立体几何题目详解,空间想象差也能做

先上题目(回忆版核心条件):2012年福建高考理科数学第18题,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AA1=AD=1,E是CD中点。(Ⅰ) 求证:B1E⊥AD1;(Ⅱ) 在棱AA1上找一点P,使DP∥平面B1AE,求AP

先上题目(回忆版核心条件):2012年福建高考理科数学第18题,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AA1=AD=1,E是CD中点。

(Ⅰ) 求证:B1E⊥AD1;

(Ⅱ) 在棱AA1上找一点P,使DP∥平面B1AE,求AP长;

(Ⅲ) 若二面角A-B1E-A1为30°,求AB的长。

空间想象差也能做的核心三板斧

1. 建系暴力破解法:看到长方体、正方体这类带直角的几何体,别犹豫,直接建立空间直角坐标系。以D为原点,DA为x轴,DC为y轴,DD1为z轴。这样所有点的坐标都能用数字写出来,把空间关系全变成坐标计算,完全绕过画图想象。

设AB长为 t (因为题目没给,是要求的),那么坐标立刻有:D(0,0,0), A(1,0,0), B(1, t, 0), E(0, t/2, 0), A1(1,0,1), B1(1, t, 1), D1(0,0,1)。

第一问证垂直:算出向量B1E = (-1, -t/2, -1),向量AD1 = (-1, 0, 1)。算点乘:(-1)(-1) + (-t/2)0 + (-1)1 = 1+0-1=0。点积为0,垂直得证。根本不用想它们在哪。

2. “找线面平行”的固定套路句式:第二问要找线面平行(DP∥面B1AE),标准操作是 “在面内找一条线,证明它和已知线平行”。建系后,设P点坐标(1,0,z),0≤z≤1。要DP平行于面B1AE,就是让向量DP垂直于这个面的法向量。求出面B1AE的一个法向量n(用向量AB1和AE叉乘),然后令向量DP·n=0,解出z,AP长度就是z。按计算器就行。

3. 求二面角的“法向量夹角”公式(死记硬背直接用):第三问给二面角求边长,是建系法的经典应用。

先找两个面的法向量:平面A-B1E的法向量n1,平面A1-B1E的法向量n2。

二面角公式:|cosθ| = |n1·n2| / (|n1| |n2|),其中θ是二面角的平面角。题目说二面角30°,所以cos30°等于上面算出来的绝对值表达式。

把含有 t(即AB长)的向量坐标代入公式,得到一个关于 t 的方程,解方程就得到AB的长度。纯计算题。

给空间想象力差考生的硬核口诀

“见方就建系,坐标替想象”:规则立体图形一律建坐标系,把几何问题代数化。

“垂直看点积(为零),平行找向量(成比例)”:证明垂直就算向量点积是否为0;证明线线平行就看对应向量是否成比例。

“法向量是钥匙,叉乘计算得”:求平面法向量就用平面内两个不共线向量叉乘。

“二面角,算法向量夹角,注意余弦正负看指向”:用两个面的法向量夹角余弦绝对值等于二面角余弦。

阅读提示

建议先抓核心知识点,再看例题或表达方式,复习时可结合范文素材和作文栏目一起使用。