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1、PO Aa立体几何复习讲义立体几何复习讲义 2012.07【基础回扣基础回扣】 1平面 平面的基本性质：掌握三个公理及推论，会说明共点、共线、共面问题。 （1）证明点共线的问题，一般转化为证明这些点是某两个平面的公共点（依据：由点在线上，线在面内 ，推出点在面内）， 这样 可根据公理 2 证明这些点都在这两个平面的公共直线上。 （2）证明共点问题，一般是先证明两条直线交于一点，再证明这点在第三条直线上，而这一点是两个平面的公共点，这第三条直线 是这两个平面的交线。 （3）证共面问题一般先根据一部分条件确定一个平面，然后再证明其余的也在这个平面内，或者用同一法证明两平面重合 2. 空间直线. （
2、1）空间直线位置关系三种：相交、平行、异面. 相交直线：共面有且仅有一个公共点；平行直线：共面没有公共点；异面直线： 不同在任一平面内，无公共点 注：两条异面直线在同一平面内射影一定是相交的两条直线.（）（也可能两条直线平行，也可能是点和直线等） 直线在平面外，指的位置关系是平行或相交 若直线 a、b 异面，a 平行于平面，b 与的关系是相交、平行、在平面内. 两条平行线在同一平面内的射影图形是一条直线或两条平行线或两点. 在平面内射影是直线的图形一定是直线.（）（射影不一定只有直线，也可以是其他图形） 在同一平面内的射影长相等，则斜线长相等.（）（并非是从平面外一点向这个平面所引的垂线段和斜
3、线段） 是夹在两平行平面间的线段，若，则的位置关系为相交或平行或异面.ba,ba ba, 异面直线判定定理：过平面外一点与平面内一点的直线和平面内不经过该点的直线是异面直线.（不在任何一个平面内的两条直线）（2）. 两异面直线的距离：公垂线段的长度. 空间两条直线垂直的情况：相交（共面）垂直和异面垂直. 注：是异面直线，则过外一点 P，过点 P 且与都平行平面有一个或没有，但与距离相等的点在同一平面内. （21,ll21,ll21,ll21,ll 或在这个做出的平面内不能叫与平行的平面）1L2L1L2L 3. 直线与平面平行、直线与平面垂直. （1）. 空间直线与平面位置分三种：相交、平行、在
4、平面内. （2）. 直线与平面平行判定定理：如果平面外一条直线和这个平面内一条直线平行，那么这条直线和这个平面平行.（“线线平行 线面平行”） 注：直线与平面内一条直线平行，则. （）（平面外一条直线）aa 直线与平面内一条直线相交，则与平面相交. （）（平面外一条直线）aa 若直线与平面平行，则内必存在无数条直线与平行. （）（不是任意一条直线，可利用平行的传递性证之）aa 两条平行线中一条平行于一个平面，那么另一条也平行于这个平面. （）（可能在此平面内） 平行于同一个平面的两直线平行.（）（两直线可能相交或者异面） 直线 与平面、所成角相等，则.（）（、可能相交）l （3）. 直线和平面
5、平行性质定理：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. （“线面平行线线平行”） （4）. 直线与平面垂直是指直线与平面任何一条直线垂直，过一点有且只有一条直线和一个平面垂直，过一点有 且只有一个平面和一条直线垂直. 若，得（三垂线定理），PAaAOaPO 三垂线定理的逆定理亦成立. 直线与平面垂直的判定定理一：如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直，那么这两条直线垂直于这个平面.（“线线 垂直线面垂直”） 直线与平面垂直的判定定理二：如果平行线中一条直线垂直于一个平面，那么另一条也垂直于这个平面. 性质：如果两条直线同垂直于一个平面，那么这
6、两条直线平行. （5）a.垂线段和斜线段长定理：从平面外一点向这个平面所引的垂线段和斜线段中，射影相等的两条斜线段相等，射影较长的斜 线段较长；相等的斜线段的射影相等，较长的斜线段射影较长；垂线段比任何一条斜线段短. 注：垂线在平面的射影为一个点. 一条直线在平面内的射影是一条直线.（） b.射影定理推论：如果一个角所在平面外一点到角的两边的距离相等，那么这点在平面内的射影在这个角的平分线上。 4. 平面平行与平面垂直. （1）空间两个平面的位置关系：相交、平行. （2）平面平行判定定理：如果一个平面内有两条相交直线都平行于另一个平面，那么这两个平面平行.（“线面平行面面平行”） 推论：垂直于
7、同一条直线的两个平面互相平行；平行于同一平面的两个平面平行. 注：一平面内的任一直线平行于另一平面. （3）. 两个平面平行的性质定理：如果两个平面平行同时和第三个平面相交，那么它们交线平行.（“面面平行线线平行”） （4）. 两个平面垂直判定一：两个平面所成的二面角是直二面角，则两个平面垂直. 两个平面垂直判定二：如果一条直线与一个平面垂直，那么经过这条直线的平面垂直于这个平面.（“线面垂直面面垂直”） 注：如果两个二面角的平面分别对应互相垂直，则两个二面角没有什么关系. （5）. 两个平面垂直性质定理：如果两个平面垂直，那么在一个平面内垂直于它们交线的直线也垂直于另一个平面. 推论：如果两
8、个相交平面都垂直于第三平面，则它们交线垂直于第三平面.简证：如图，在平面内过 O 作 OA、OB 分别垂直于，21,llP MABO因为则.所以结论成立 OBPMOAPM,OBPMOAPM,（6）. 两异面直线任意两点间的距离公式：（为锐角取减，为钝角取加，综上，都取减cos2222mndnml则必有）2, 0（7）. a.最小角定理：（为最小角，如图）21coscoscos1b.最小角定理的应用（PBN 为最小角）简记为：成角比交线夹角一半大，且又比交线夹角补角一半长，一定有 4 条. 成角比交线夹角一半大，又比交线夹角补角小，一定有 2 条. 成角比交线夹角一半大，又与交线夹角相等，一定有
9、 3 条或者 2 条. 成角比交线夹角一半小，又与交线夹角一半小，一定有 1 条或者没有. 【方法总结方法总结】 解答题在考查中经常涉及的知识及题型有：证明“平行”和“垂直”；求多面体的体积；三种角的计算；有关距离的计算；多 面体表面积或体积的计算.这类问题的解法主要是化归思想，如两条异面直线所成的角转化为两相交直线所成的角，面面距离转化为 线面距离，再转化为点面距离等. 一题两法，支持新课程改革.1.平行、垂直位置关系的论证 证明空间线面平行或垂直需要注意以下几点：(1)理清平行、垂直位置关系的相互转化.(2)由已知想性质，由求证想判定，即分析法与综合法相结合寻找证题思路.(3)立体几何论证
10、题的解答中，利用题设条件的性质适当添加辅助线(或面)是解题的常用方法之一. (4)三垂线定理及其逆定理在高考题中使用的频率最高，在证明线线垂直时应优先考虑，应用时需要先认清所观察的平面及它的垂线， 从而明确斜线、射影、面内直线的位置，再根据定理由已知的两直线垂直得出新的两直线垂直.另外通过计算证明线线垂直也是常用 方法之一. 2.空间角的计算主要步骤：一作、二证、三算；若用向量，那就是一证、二算.(1)两条异面直线所成的角平移法：在异面直线中的一条直线上选择“特殊点”，作另一条直线的平行线，常常利用中位线或成比例线段引平行线. 补形法：把空间图形补成熟悉的或完整的几何体，如正方体、平行六面体、
11、长方体等，其目的在于容易发现两条异面直线间的关系. 向量法：直接利用向量的数量积公式 cos= | |ab abr r rr（注意向量的方向）.(2)直线和平面所成的角作出直线和平面所成的角，关键是作垂线、找射影转化到同一三角形中计算，或用向量计算.用公式计算sin=| | | |PM PM n nuuu u r r uuu u rr (PM 直线 l，M面, 是 l 与所成的角，nr 是 面的法向量）.(3)二面角 平面角的作法：求两平面所成的二面角，就是要求出它的平面角，作二面角的平面角关键在于寻求棱上一点出发的两 条垂线（分别位于两个平面内）但如果两垂线不同时出现于特殊位置上，就需要构思
12、出二面角的平面角构思的一般方法是： （1）利用三垂线定理或逆定理，过一个面内一点分别作另一个平面的垂线、棱的垂线，连结两个垂足，可以得到二面角的平面角； （2）寻找（或证明）棱垂直于过棱上一点的两条相交直线（分别位于两个面内）所确定的平面平面角计算法： ()找到平面角， 然后在三角形中计算（解三角形）或用向量计算. ()射影面积法： ()向量夹角公式：*求平面的法向量：找；求：设ar ，br 为平面内的任意两个向量，nr =(x,y,1)为的法向量, 则由方程组00a nb nr rr r，可求得法向量nr .3.空间距离的计算(1)两点间距离公式（线段的长度）222| |()()()ABAB
13、ABABABxxyyzzuuu r(2)求点到直线的距离，经常应用三垂线定理作出点到直线的垂线，然后在相关的三角形中求解，也可以借助于面积相等求出点到直线的距离.(可用向量法来计算)(3)求两条异面直线间距离，一般先找出其公垂线，然后求其公垂线段的长.在不能直接作出公垂线的情况下，可转化为线面距离求解（这种情形高考不作要求）.图1 1 2 图2(4)求点到平面的距离，一般找出（或作出）过此点与已知平面垂直的平面，利用面面垂直的性质过该点作出平面的垂线，进而计算；也可以利用“三棱锥体积法”直接求距离；有时直接利用已知点求距离比较困难时，我们可以把点到平面的距离转化为直线到平面的距离，从而“转移”
14、到另一点上去求“点到平面的距离”.求直线与平面的距离及平面与平面的距离一般均转化为点到平面的距离来求解.【难点突破难点突破 1】寻找二面角的平面角的方法寻找二面角的平面角的方法一、根据平面角的定义找出二面角的平面角例 1 在的二面角的两个面内，分别有和两点已知和到棱的距离分别为 2 和 4，且线段，o60-aABAB10AB试求：（1）直线与棱所构成的角的正弦值；（2）直线与平面所构成的角的正弦值ABaAB分析：求解这道题，首先得找出二面角的平面角，也就是找出角在哪儿如果解决了这个问题，这道题也就解决了一半o60根据题意，在平面内作；在平面内作，连结、可以证明，则由二aAD BEEBCD/BC
15、ACaCD 面角的平面角的定义，可知为二面角的平面角以下求解略ADC-a二、根据三垂线定理找出二面角的平面角例 2 如图，在平面内有一条直线与平面成，与棱成，求平面与平面的二面角的大小ACo30ACBDo45分析：找二面角的平面角，可过作；平面，连结由三垂线定理ABDAF AEFE可证，则为二面角的平面角EFBD AFE总结：（1）如果两个平面相交，有过一个平面内的一点与另一个平面垂直的垂线，可过这一点向棱作垂线，连结两个垂足应用三垂线定理可证明两个垂足的连线与棱垂直，那么就可以找到二面角的平面角（2）在应用三垂线定理寻找二面角的平面角时，注意“作”、“连”、“证”，即“作”、“连结”、“证明”BDAF EFBDEF 三、作二面角棱的垂面，垂面与二面角的两个面的两条交线所构成的角，即为二面角的平面角例 3 如图 1，已知为内的一点，于点，于点，如果，试求二面角P-CDPAAPBBonAPB 的平面角 -CD分析：平面CDCDPBPBCDPAPA PAB因此只要把平面与平面、的交线画出来即可证明为的平面角，（如PABAEB-CDoonAEB180图 2）注意：这种
