三棱

注册

 

发新话题 回复该主题

高中数学,立体几何易错题,很多人都会错, [复制链接]

1#
北京去哪里医院看白癜风最好 https://m.39.net/disease/a_13809259.html

原题

原题:如图,斜三棱柱ABC-A1B1C1中,△ABC是边长为2的正三角形,O为BC的中点,A1O⊥平面ABC,点M在AO上,AM=2MO,N为OC1与B1C的交点,且BB1与平面ABC所成的角为π/4.

⑴求证:MN∥平面ACC1A1;

⑵求二面角A1-OC1-B的正弦值。

图一

这是一道立体几何的题,虽然立体几何的题可以用向量的方法来求解,但是常规的方法还是要会的,毕竟立体几何主要就是考察学生的空间想象能力。

这道题的第一问是比较简单的,大多数同学应该都是可以解决的,主要是第二问。

第二问是求两个面所成角的正弦值,这个时候需要先找到这个角或者作出这个角,这里就会有很多同学找错角,甚至过后都不会发现。

主要原因就是很多同学会错把面A1OC1当成是面AOC1A1来找面A1OC1与面BB1C1O所成的角,还会有部分同学将二面角A1-OC1-B当成是面A1OC1和面COC1所成的角,这都是不正确。

下面就讲解题的过程中来详细的说明这样做错误的原因,明白哪些才不会犯错误。

第一问

第一问是求证MN∥平面ACC1A1——就是证明MN平行斜三棱柱的侧面ACC1A1。

因为ABC-A1B1C1是斜三棱柱,所以侧面BB1C1C是平行四边形,所以B1C1∥BC,所有∠NOC=∠NC1B1,∠NCO=∠NB1C1,所以△ONC∽△C1NB1,所以OC/B1C1=ON/NC1;

因为O是BC的中点,所以ON=NC1/2,所以ON/NC1=1/2。

因为AM=2MO,所以MO/AM=1/2.

所以ON/NC1=MO/AM,连接AC1,所以MN∥AC1.

图二

因为AC1∈面ACC1A1,MN不属于面ACC1A1,所以MN∥面ACC1A1。

第二问

第二问是求二面角A1-OC1-B的正弦值,这里需要注意的是该二面角是面A1OC1与面BB1C1O所成的角,不是面AOA1和面BB1C1O所成的角,也不是面A1OC1和面COC1所成的角。

因为面AOA1与面A1OC1不是一个面,这里会有很多同学以为它们是一个面。

因为直线A1C1与直线AC时平行的,而AO是和BC是相交的,又因为A1C1在平面ABC外,且又平行该平面ABC内的直线AC,所以直线A1C1是不可能与面ABC内的任何直线有交点的,所以直线AO和直线A1C1是异面直线,不可能共面。

这里还要注意的是面A1OC1与面BB1C1O所成的角也不是面A1OC1和面COC1所成的角。

虽然面COC1和面BB1C1O是同一个面,但是面A1OC1与面COC1所成的角和面A1OC1与面BB1C1O所成的角是不同的,它们是互补的关系。

二面角的范围是0到度的,要想借助面COC1与面BB1C1O所成的角求二面角A1-OC1-B时,是需要将这个角进行转化的。

知道上述的内容后,我们来找二面角A1-OC1-B。

第一步,将面A1OC1扩展。

过O点做A1C1的平行线OE,连接A1E,则面A1EOC1就是面A1OC1的扩展面。

图三

第二步,过点B找到面A1EOC1的垂线。

因为A1O四边形A1EOC1的对角线,且A1O⊥面ABC,所以A1O⊥面ABC上的任意一条直线,所以过点B做OE的垂线BF交于OE与G,与AC于F,则BG⊥面A1EOC1.

因为底面ABC是等边三角形,且O为BC的中点,且AM=2MO,所以M点是三角形ABC的重心,也是垂心,又因为OE与AC平行,所以BF必过点M,且F为AC中点。

因为斜三棱柱的上下底面是平行的,所以过点B1做A1C1的垂线于F1,则B1F1∥BF,所以B1F1也是面A1EOC1的垂线。

图四

过点F1作OC1的垂线交于OC1于H,连接B1H,则∠B1HF1就是二面角A1-OC1-B所成的角。

第三步,计算出二面角A1-OC1-B的正弦值。

因为三角形A1B1C1时等边三角形,且边长为2,所以B1F1=√3.

因为A1O⊥面ABC,所以A1O⊥OE;

因为A1C1∥OE,所以A1O⊥A1C1,所以∠OA1C1=90度。

因为F1H⊥OC1,所以∠F1HC1=90度,所以∠OA1C1=∠F1HC1。

又因为∠A1C1O=∠A1C1O,所以△A1C1O∽△HC1F1,所以有F1C1/C1O=F1H/A1O——相似三角形边成比例。

因为F1是A1C1的中点,所以F1C1=1。

因为A1O是底面ABC的垂线,所以∠A1AO就是直线AA与面ABC所成的角,又因为AA1∥BB1,∠A1AO也是BB1与平面ABC所成的角,因为BB1与平面ABC所成的角为π/4,所以∠A1AO=45度。

在直角三角形A1OA中,则有AO=A1O=√3。

在直角三角形OA1C1中,根据股沟定理有OC1=√[(√3)^2+2^2]=√7。

所以F1H=F1C1·A1O/C1O=1×√3/√7=√3/√7.

在直角三角形B1HF1中,根据勾股定理则有B1H=√[(√3)^2+(√3/√7)^2]=2√6/√7。

所以sin∠B1HF1=B1F1/B1H=√3/2√6/√7=√14/4.

综上所述,二面角A1-OC1-B的正弦值为√14/4.

总结

该题主要容易出现错误的地方就是面A1OC1的拓展,在拓展面的时候要注意:过原来面上的点,找原来面内的平行线,这样得出的面就是原来面的拓展面。

第二要注意:同一个面与其他面所成的角不一定是同一个角,它们可能是补交的关系。

因为二面角是0到度的,两个面无限延伸的情况下所成的角是两种——四个角,两两相等,所以要注意问的是两个面所成的哪个角。

高考数学立体几何,知道四棱锥两侧面交线的秘密,发现这题好简单

数学,立体几何高考必出题型,学会它——必杀技,再难也变简单题

高中数学,知面的拓展还需知这些,万变不离其中的立体几何知识点

高中数学F点未知求二面角大小?根据已知线面角求不出F还需这条件

顶点到对面点构成直线与已知面平行,求动直线长?直击该题本质!

高考数学解题密码方亚斌高考数学题型与技巧全归纳浙大优学高一二三高中数学辅导书立体解析几何函数淘宝月销量¥32.9购买
分享 转发
TOP
发新话题 回复该主题