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1、1 高考立体几何知识点总结高考立体几何知识点总结 一一 、空间几何体、空间几何体 （一） 空间几何体的类型 1 多面体：多面体：由若干个平面多边形围成的几何体。围成多面体的各个多边形叫做多面体的 面，相邻两个面的公共边叫做多面体的棱，棱与棱的公共点叫做多面体的顶点。 2 旋转体：旋转体：把一个平面图形绕它所在的平面内的一条定直线旋转形成了封闭几何体。其 中，这条直线称为旋转体的轴。 （二） 几种空间几何体的结构特征 1 、棱柱的结构特征、棱柱的结构特征 1.1 棱柱的定义：有两个面互相平行，其余各面都是四 边形，并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行，由这 些面所围成的几何体叫做棱柱。 1.2
2、 棱柱的分类 棱柱四棱柱平行六面体直平行 底面是四边形底面是平行四边形侧棱垂直于底面 六面体长方体正四棱柱正方体 底面是矩形底面是正方形棱长都相等 性质性质： 、侧面都是平行四边形，且各侧棱互相平行且相等； 、两底面是全等多边形且互相平行； 、平行于底面的截面和底面全等； 1.3 棱柱的面积和体积公式 （是 底 周 长 ，是chS 直棱柱侧 ch 高） S直棱柱表面 直棱柱表面 = c h+ 2S底 底 V棱柱 棱柱 = S底底 h 2 、棱锥的结构特征、棱锥的结构特征 2.1 棱锥的定义 （1） 棱锥：有一个面是多边形，其余各面是有一个公共顶点的三角形，由这 图 1-1 棱柱 2 些面所围成
3、的几何体叫做棱锥。 （2）正棱锥：如果有一个棱锥的底面是正多边形，并且顶点在底面的投影是底 面的中心，这样的棱锥叫做正棱锥。 2.2 正棱锥的结构特征 、 平行于底面的截面是与底面相似的正多边形， 相似比等于顶点到截面的距 离与顶点到底面的距离之比；它们面积的比等于截得的棱锥的高与原棱锥的高的 平方比；截得的棱锥的体积与原棱锥的体积的比等于截得的棱锥的高与原棱锥的 高的立方比； 、 正棱锥的各侧棱相等，各侧面是全等的等腰三角形； 正棱锥侧面积：正棱锥侧面积：（ 为底周长，为斜高） 1 2 Sch 棱 棱 棱 c h 体积：体积：（为底面积，为高） 1 3 VSh 棱 棱 Sh 正四面体：正四面
4、体： 对于棱长为正四面体的问题可将它补成一个边长为的正方体问题。aa 2 2 对棱间的距离为（正方体的边a 2 2 长） 正四面体的高（）a 3 6 正方体体对角线 l 3 2 正四面体的体积为（） 3 12 2 a 正方体小三棱锥正方体 VVV 3 1 4 正四面体的中心到底面与顶点的距离之比为（）3:1 正方体体对角线正方体体对角线：l l 2 1 6 1 3 、棱台的结构特征、棱台的结构特征 3.1 棱台的定义：用一个平行于底面的平面去截棱锥，我们把截面和底面之间的 部分称为棱台。 3.2 正棱台的结构特征 （1）各侧棱相等，各侧面都是全等的等腰梯形； （2）正棱台的两个底面和平行于底面
5、的截面都是正多边形； （3）正棱台的对角面也是等腰梯形； （4）各侧棱的延长线交于一点。 4 、圆柱的结构特征、圆柱的结构特征 AB CD P OH 3 4.1 圆柱的定义：以矩形的一边所在的直线为旋转轴，其余各边旋转而形成的曲 面所围成的几何体叫圆柱。 4.2 圆柱的性质 （1）上、下底及平行于底面的截面都是等圆； （2）过轴的截面(轴截面)是全等的矩形。 4.3 圆柱的侧面展开图：圆柱的侧面展开图是以底面周长和母线长为邻边的矩 形。 4.4 圆柱的面积和体积公式 S圆柱侧面 = 2rh (r 为底面半径，h 为圆柱的高) S圆柱全 = 2 r h + 2 r2 V圆柱 = S底h = r2
6、h 5、圆锥的结构特征、圆锥的结构特征 5.1 圆锥的定义：以直角三角形的一直角边所在的直 线为旋转轴，其余各边旋转而形成的曲面所围成的 几何体叫做圆锥。 5.2 圆锥的结构特征 （1） 平行于底面的截面都是圆，截面直径与底面 直径之比等于顶点到截面的距离与顶点到底面的距 离之比； （2）轴截面是等腰三角形； （3）母线的平方等于底面半径与高的平方和： l2 = r2 + h2 5.3 圆锥的侧面展开图：圆锥的侧面展开图是以顶点为圆心，以母线长为半径 的扇形。 6、圆台的结构特征、圆台的结构特征 6.1 圆台的定义：用一个平行于底面的平面去截圆锥，我们把截面和底面之间 的部分称为圆台。 6.2
7、 圆台的结构特征 圆台的上下底面和平行于底面的截面都是圆； 圆台的截面是等腰梯形； 圆台经常补成圆锥，然后利用相似三角形进行研究。 6.3 圆台的面积和体积公式 S圆台侧 = (R + r)l (r、R 为上下底面半径) S圆台全 = r2 + R2 + (R + r)l V圆台 = 1/3 ( r2 + R2 + r R) h (h 为圆 台的高) 7 球的结构特征球的结构特征 图 1-5 圆锥 4 7.1 球的定义：以半圆的直径所在的直线为旋转轴，半圆旋转一周形成的旋转 体叫做球体。 空间中， 与定点距离等于定长的点的集合叫做球面，球面所围成的几何 体称为球体。 7-2 球的结构特征 球心
8、与截面圆心的连线垂直于截面； 截面半径等于球半径与截面和球心的距离的平方差：r2 = R2 d2 7-3 球与其他多面体的组合体的问题 球体与其他多面体组合，包括内接和外切两种类型，解决此类问题的基本思路 是： 根据题意，确定是内接还是外切，画出立体图形； 找出多面体与球体连接的地方， 找出对球的合适的切割面， 然后做出剖面图 ； 将立体问题转化为平面几何中圆与多边形的问题； 注意圆与正方体的两个关系：球内接正方体，球直径等于正方体对角线； 球外切正方体，球直径等于正方体的边长。 7-4 球的面积和体积公式 S球面 = 4 R2 (R 为球半径) V球 = 4/3 R3 （三）空间几何体的表面
9、积与体积 空间几何体的表面积空间几何体的表面积 棱柱、棱锥的表面积：各个面面积之和 圆柱的表面积 ： 2 22Srlr 圆锥的表面积： 2 Srlr 圆台的表面积： 22 SrlrRlR 球的表面积： 2 4SR 扇形的面积公式（其中 表示弧长，表示半径，表示弧 2 2 11 = 36022 n R Slrr 扇形 lr 度） 空间几何体的体积空间几何体的体积 柱体的体积 ： VSh 底 锥体的体积 ： 1 3 VSh 底 台体的体积 ： 1 ) 3 VSS SSh 下下上上 （ 5 球体的体积： 3 4 3 VR （四）空间几何体的三视图和直观图 正视图：光线从几何体的前面向后面正投影，得到
10、的投影图。 侧视图：光线从几何体的左边向右边正投影，得到的投影图。 俯视图：光线从几何体的上面向右边正投影，得到的投影图。 画三视图的原则：画三视图的原则： 正俯长相等、正侧高相同、俯侧宽一样 注：球的三视图都是圆；长方体的三视图都是矩形 直观图：直观图：斜二测画法 斜二测画法的步骤：斜二测画法的步骤： （1）平行于坐标轴的线依然平行于坐标轴； （2）平行于 y 轴的线长度变半，平行于 x，z 轴的线长度不变； （3）画法要写好 用斜二测画法画出长方体的步骤 ：用斜二测画法画出长方体的步骤 ： （1）画轴（2）画底面（3）画侧棱（4）成图 二二 、点、直线、平面之间的关系、点、直线、平面之间的
11、关系 （一） 、立体几何网络图： 公理 4线线平行线面平行面面平行 线线垂直线面垂直面面垂直 三垂线逆定理 三垂线定理 1、线线平行的判断：、线线平行的判断： （1） 、平行于同一直线的两直线平行。 （3） 、如果一条直线和一个平面平行，经过这条直线的平面和这个平面相交，那 么这条直线和交线平行。 （6） 、如果两个平行平面同时和第三个平面相交，那么它们的交线平行。 （12） 、垂直于同一平面的两直线平行。 2、线线垂直的判断：、线线垂直的判断： （7） 、在平面内的一条直线，如果和这个平面的一条斜线的射影垂直，那么它也 和这条斜线垂直。 6 （8） 、在平面内的一条直线，如果和这个平面的一条
12、斜线垂直，那么它和这条斜 线的射影垂直。 （10） 、若一直线垂直于一平面，这条直线垂直于平面内所有直线。 补充：一条直线和两条平行直线中的一条垂直，也必垂直平行线中的另一条。 3、线面平行的判断：、线面平行的判断： （2） 、如果平面外的一条直线和平面内的一条直线平行，那么这条直线和这个平 面平行。 （5） 、两个平面平行，其中一个平面内的直线必平行于另一个平面。 判定定理：判定定理： 性质定理：性质定理： 判断或证明线面平行的方法 利用定义(反证法)：，则 (用于判断)；l Il 利用判定定理：线线平行线面平行 (用于证明)； 利用平面的平行：面面平行线面平行 (用于证明)； 利用垂直于同
13、一条直线的直线和平面平行(用于判断)。 2 线面斜交和线面角： = Al 2.1 直线与平面所成的角(简称线面角)： 若直线与平面斜交， 则平面的斜线与该斜线在平面内射影的夹角 。 2.2 线面角的范围：0，90 注意：当直线在平面内或者直线平行于平面时，=0； 当直线垂直于平面时，=90 4、线面垂直的判断：、线面垂直的判断： 如果一直线和平面内的两相交直线垂直，这条直线就垂直于这个平面。 如果两条平行线中的一条垂直于一个平面，那么另一条也垂直于这个平面。 一直线垂直于两个平行平面中的一个平面，它也垂直于另一个平面。 如果两个平面垂直，那么在个平面内垂直于交线的直线必垂直于另个平 面。 判定
14、定理：判定定理： 图 2-3 线面角 7 性质定理：性质定理：（1）若直线垂直于平面，则它垂直于平面内任意一条直线。 即： （2）垂直于同一平面的两直线平行。 即： 判断或证明线面垂直的方法判断或证明线面垂直的方法 利用定义，用反证法证明。 利用判定定理证明。 一条直线垂直于平面而平行于另一条直线，则另一条直线也垂直与平面。 一条直线垂直于两平行平面中的一个，则也垂直于另一个。 如果两平面垂直，在一平面内有一直线垂直于两平面交线，则该直线垂直于 另一平面。 1.5 三垂线定理及其逆定理三垂线定理及其逆定理 斜线定理：从平面外一点向这个平面所引的所有线段 中， 斜线相等则射影相等，斜线越长则射影
15、越长，垂线 段最短。 如图： 三垂线定理及其逆定理 已知 PO，斜线 PA 在平面 内的射影为 OA，a 是平面 内的一条直线。 三垂线定理：若 aOA，则 aPA。即垂直射影则 垂直斜线。 三垂线定理逆定理：若 aPA，则 aOA。即垂直 斜线则垂直射影。 三垂线定理及其逆定理的主要应用 证明异面直线垂直； 作出和证明二面角的平面角； 作点到线的垂线段。 5、面面平行的判断：、面面平行的判断： 一个平面内的两条相交直线分别平行于另一个平面，这两个平面平行。 垂直于同一条直线的两个平面平行。 6、面面垂直的判断：、面面垂直的判断： 一个平面经过另一个平面的垂线，这两个平面互相垂直。 图 2-7 斜线定理 图 2-8 三垂线定理 8 判定定理：判定定理： 性质定理：性质定理： 若两面垂直，则这两个平面的二面角的平面角为 90 ； （2） （3） （4） （二） 、其他定理： （1）确定平面的条件：不公线的三点；直线和直线外一点；相交直线； （2）直线与直线的位置关系： 相交 ； 平行 ； 异面 ； 直线与平面的位置关系： 在平面内 ； 平行 ； 相交（垂直是它的特殊情况） ； 平面与平面的位置关系： 相交 ； 平行 ； （3）等角定理：如果两个角的两边分别平行且方向相同，那么这
