高中數學-立體幾何基礎

平面解析幾何中的圓錐曲線來源就是圓錐,而作為立體圖形之一的圓錐,自然而然從小學階段就伴隨大家接觸數學的成長,而與它“齊頭并進”的便是各種錐,與錐對應的是柱(體),而在錐中又有臺。平面的東西見多了,三維確實不太好想象,那我們就從最基本的“維度”-“平移”出發(fā),慢慢深入剖析這個“立體幾何”。

自然而然,這些維度就確定了一些名稱、特點、距離、位置關系等等。我們用幾張表格來梳理各個維度空間的知識。



一維是什么?就是初中一入門學習的數軸,這根數軸上有好多數,那么對于數的分類也做了相關的分類(這里只是簡單提及,具體到《數的復習》再做展開和類比)。

二維是什么?y軸既可以是實軸,也可以是虛軸,自此可以將數集擴充到復數域,而針對y軸是實軸的情況,我們主要討論了直線、圓錐曲線、初等函數的基本知識和特點,因為這不是本章節(jié)主要關注的問題,在這里也不做強調。

那么,三維呢?垂直也不一定是一個平面上的垂直了,如何計算線面角、計算面面角總是難以捉摸,如果借助三維笛卡爾坐標系,那么,這些問題基本都不是問題。為什么呢?因為三維給定了不論是線的方向向量,還是線或者面的法向量,借助完備充分的點乘求算余弦值,具體如下圖。

這些錯綜復雜的多面體可是讓腦子轉了好一會兒,畢竟本質上來說,它們就是三維的形狀,因此笛卡爾坐標系就提供了很好的坐標便利。
那么,問題又來了:空間中,有那么多那么多的定理,一時半會兒記不起來怎么辦?不著急,且看下面的流程圖和重要的三垂線定理,自然熟悉過后不妨在紙上默寫一遍,畢竟好記性不如爛筆頭?

除此之外,還有幾個必須要記憶的推論,“不怕一萬,只怕萬一”。尤其是這最后一條,經常作為選擇題的判斷出現(xiàn),動手畫畫,說不定你能記得更快呢!

以上這些基本就是立體幾何的全部內容了,對于解答題又有什么基本思路嗎?下面針對近幾年浙江省高考的立體幾何,我給大家總結了如下解題的基本思路:
審題:讀題--草稿紙黑筆畫清圖--鉛筆標記平行線和特殊角;
初步計算:正弦定理和余弦定理--鉛筆標記棱長;觀察基本線面、面面關系;
看問題:第一小題--一般為證明題,需要構造輔助點和線;
? ? ? ? ? ? ? 第二小題--一般是計算線面或面面角,方便建系就建系,不方便就看輔助線;
檢查:證明中的步驟是否依據充分;建系是不是兩兩垂直;計算有沒有出錯。
掌握了這個思路,讓我們來看看上考場實測一番?下面的題目黑線均是題目給出的圖形線,紅色為第一小題的輔助點和線,綠色為第二小題的輔助點和線,具體的結果請自行計算。




除此之外,圓錐的展開就是一個平面的扇形,因此從平面折疊到三維立體圖形也是炙手可熱的“考點”,需要抓住什么是不變量(全等推不變的邊、不變的角)、什么是變化的條件。下面來看看兩道題自己練習一下?

高中關于立體幾何的“故事”基本到這里就講完了,重要的還是要把學到的理論知識給運用在不同的情況下,以“不變應萬變”,重要的是要形成自己的解題思路和習慣,但切忌“思維定勢”,不要為了“建系而建系”,可能那個二面角就在圖中,只是缺少構造一條垂線。哦,對了,在計算四面體或者有些椎體某頂點到某平面高的時候,想想“等體積法”,說不定有意外收獲。
希望這部分的立體幾何知識整理對你有所啟迪,如有錯誤,歡迎交流。