立体几何(仪征中学）.doc

高三研讨会立体几何1如图在组合体中，是一个长方体，是一个四棱锥，且平面， （1）求证：；（2）若，当为何值时，平面；（3）求点到平面的距离；（4）（备选）在（2）的前提下，若点在同一球面上，求此球面的面积。ABCPC1B1A1D1D【启发谈话与引导分析】第1问：要证线面垂直，只需证线线垂直。据，可得；，可得，从而得证。第2问：若平面，据线面平行的性质定理可得，知，则即可。第3问：欲求点到平面的距离，直接由点作平面的垂线，需补形，不易作出，考虑用等积法完成，十分简洁。第4问：在条件及（2）的前提下，可知两两垂直，引导学生分析：点所在的球面就是以为相邻三条棱的长方体的外接球面，从而可求此球面的直径，可求出球面的面积。【解题过程】证明：（1）因为是一个长方体，所以，而平面，所以平面，则。因为，所以为等腰直角三角形，则。因为垂直于平面内的两条相交直线和，则。（2）当时，四边形是一个正方形，所以，因，又和在同一个平面内，所以，因平面，平面，则平面。（3）过点作交于，因为面面，面面，所以平面，可求得。连结，设点到平面的距离为，三棱锥的体积与三棱锥的体积相等，则，因为可求得，所以，则，则点到平面的距离为。（4）因为平面，在平面内，由（2）知，即，可知两两垂直，点所在的球面就是以为相邻三条棱的长方体的外接球面，因为，从而此球面的直径，所以球面的半径，则所求球面的面积为。2在长方体中，分别是的中点，过三点的的平面截去长方体的一个角后.得到如图所示的几何体，且这个几何体的体积为.（1）求证：/平面；（2）求的长；（3）在线段上是否存在点，使直线与垂直，如果存在，求线段的长，如果不存在，请说明理由.A1DD1C1ACBEF【启发谈话与引导分析】第1问：要证线面平行，只需证线线平行，常见思路：构造三角形、平行四边形。连结，可证，则。第2问：条件是“几何体的体积为”，怎样求几何体的体积呢？通过补形.第3问：（1）探求性的问题，如何处理？分析下结论证明。 （2）若在线段上存在点，使与垂直。由三点确定的平面交于。由于与垂直，只要与垂直即可。 （3）在直角梯形中可求线段的长。【解题过程】解：（1）在长方体中，可知，则四边形是平行四边形，所以。因为分别是的中点，所以，则，又面，面，则/平面。（2）. （3）在平面中作交于，过作交于点，则. 因为，而，又，且. .为直角梯形，且高.BADPC3如图，在四棱锥中，平面，。（1）求证：；（2）在线段（不包括端点）上能否找到一点，使平面；（3）求点到平面的距离；（4）求四棱锥的外接球的表面积。【启发谈话与引导分析】第1问：平面可得到哪些结论？欲证，可从两个角度入手：方案一：计算的三边长，用勾股定理判定。怎么求？方案二：先证线面垂直。平面吗？第2问：从形上直观感觉不存在，可考虑用反证法说明理由。若平面，又平面，则平面平面，与题设矛盾。第3问：方案一：直接作出垂线段。点到平面的距离与中点到平面的距离有什么关系？到平面的距离与到平面的距离相等吗？如何作出到平面的垂线段？方案二：类比平面几何中利用三角形等积法求高，立体几何中利用三棱锥等积法求高。吗？面积如何求？第4问：外接球的球心到四个顶点的距离相等，利用与均为直角三角形，分析出球心是线段的中点。【解题过程】（1）证明：因为平面，平面，所以。由，得。又,平面, 所以平面。因为平面，故。（2）假设平面因为，平面，平面，所以平面。又平面，所以平面平面。这与平面平面于点矛盾，所以在线段（不包括端点）上不能找到