高中数学——割补是立体几何解题的重要方法

2018年11月22日 浏览:

理论根据是“将某些直观图割补成另一些直观图,以显露原直观图的一些隐含条件”。

一、割成锥

例1、从空间一点O出发的四条射线两两所成的角都是θ,则θ一定是( )

A. 锐角

B. 直角

C. 钝角

D. 锐角或钝角

学网西的元有广上途升技883e6b16慧限e8e14ae0件457b8e6c公司优高科软-根东 图1

分析:如图1,在射线OA、OB、OC、OD上分别截取OA1、OB1、OC1、OD1,使。由四条射线两两所成的角都是θ,得三棱锥是正四面体,O是正四面体的中心。设,使用勾股定理及射影定理计算得

即θ为钝角。故选C。

例2、从空间一点O出发的三条射线OA、OB、OC两两所成的角都是60°,求二面角B-OA-C的余弦值。

分析:如图2,在射线OA、OB、OC上分别截取,使。由OA、OB、OC两两所成的角都是60°,得三棱锥是正四面体。从而二面角的余弦值是

图2

二、补成柱

例3、在正三棱锥S-ABC中,M、N分别是SC、BC的中点,且MN⊥AM,侧棱长,则正三棱锥的外接球的表面积为( )。

广上优高件457b8e6c途元-根科学bff3慧49e5司得限e8e14ae0公东b21d技883e6b16网西的有升费费软

A. 12π

B. 32π

C. 36π

D. 48π

分析:因为MN⊥AM,MN//SB,所以SB⊥AM。

又SB⊥AC,所以SB⊥平面SAC,则SB⊥SA,SB⊥SC。易得SC⊥SA。

由此可将正三棱锥S-ABC补成正方体,使SA、SB、SC是正方体的三条棱,从而正三棱锥S-ABC的外接球也就是正方体的外接球,其半径等于3,表面积等于。故选C。

例4、正四面体的中心到底面的距离与这四面体的高之比是( )

A.

B.

慧49e5元软费广上9216秀件457b8e6cbc59升费费455e有上途1014技883e6b16限e8e14ae0司得科b7575a6f4fa4网西的方公优高学bff3智-根东b21d C.

D.

分析:如图3,将正四面体A-BCD补成正方体,使正四面体A-BCD的棱为正方体的面对角线。设正方体的棱长为6,中心为O。连接AE,交面BCD于O1,易证平面BCD。则。故选C。

图3

例5、在三棱锥A-BCD中,AB=CD=p,AD=BC=q,AC=BD=r,求三棱锥A-BCD外接球的半径。

分析:将三棱锥A-BCD补成长方体,使其棱为长方体的面对角线,从而三棱锥A-BCD的外接球也就是长方体的外接球。设长方体的三棱长分别为x,y,z,

,所以

从而外接球的半径