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立体几何知识要点
一、知识提纲
(一)空间的直线与平面
⒈平面的基本性质 ?三个公理及公理三的三个推论和它们的用途. ?斜二测画法.
⒉空间两条直线的位置关系:相交直线、平行直线、异面直线. ?公理四(平行线的传递性).等角定理. ?异面直线的判定:判定定理、反证法. ?异面直线所成的角:定义(求法)、范围.
⒊直线和平面平行 直线和平面的位置关系、直线和平面平行的判定与性质. ⒋直线和平面垂直
?直线和平面垂直:定义、判定定理. ?三垂线定理及逆定理. 5.平面和平面平行
两个平面的位置关系、两个平面平行的判定与性质. 6.平面和平面垂直
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互相垂直的平面及其判定定理、性质定理.
(二)直线与平面的平行和垂直的证明思路(见附图) (三)夹角与距离
7.直线和平面所成的角与二面角
?平面的斜线和平面所成的角:三面角余弦公式、最小角定理、斜线和平
面所成的角、直线和平面所成的角.
?二面角:①定义、范围、二面角的平面角、直二面角. ②互相垂直的平面及其判定定理、性质定理. 8.距离
?点到平面的距离.
?直线到与它平行平面的距离.
?两个平行平面的距离:两个平行平面的公垂线、公垂线段. ?异面直线的距离:异面直线的公垂线及其性质、公垂线段. (四)简单多面体与球 9.棱柱与棱锥 ?多面体.
?棱柱与它的性质:棱柱、直棱柱、正棱柱、棱柱的性质. ?平行六面体与长方体:平行六面体、直平行六面体、长方体、正四棱柱、
正方体;平行六面体的性质、长方体的性质.
?棱锥与它的性质:棱锥、正棱锥、棱锥的性质、正棱锥的性质.
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?直棱柱和正棱锥的直观图的画法. 10.多面体欧拉定理的发现 ?简单多面体的欧拉公式. ?正多面体. 11.球
?球和它的性质:球体、球面、球的大圆、小圆、球面距离. ?球的体积公式和表面积公式.
二、常用结论、方法和公式
1.从一点O出发的三条射线OA、OB、OC,若∠AOB=∠AOC,则点A在平面∠BOC上的射影在∠BOC的平分线上;
2. 已知:直二面角M-AB-N中,AE ? M,BF? N,∠EAB=?1,∠ABF=?2,异面直线AE与BF所成的角为?,则cos??cos?1cos?2; 3.立平斜公式:如图,AB和平面所成的角是?1,AC在平面内,BC和AB的射影BA1成?2,设∠ABC=?3,则cos?1cos?2=cos?3;
4.异面直线所成角的求法:
(1)平移法:在异面直线中的一条直线中选择一特殊点,作另
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一条的平行线;
(2)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、长方体等,其目的在于容易发现两条异面直线间的关系;
5.直线与平面所成的角
斜线和平面所成的是一个直角三角形的锐角,它的三条边分别是平面的垂线段、斜线段及斜线段在平面上的射影。通常通过斜线上某个特殊点作出平面的垂线段,垂足和斜足的连线,是产生线面角的关键; 6.二面角的求法
(1)定义法:直接在二面角的棱上取一点(特殊点),分别在两个半平面内作棱的垂线,得出平面角,用定义法时,要认真观察图形的特性;
(2)三垂线法:已知二面角其中一个面内一点到一个面的垂线,用三垂线定理或逆定理作出二面角的平面角;
(3)垂面法:已知二面角内一点到两个面的垂线时,过两垂线作平面与两个半平面的交线所成的角即为平面角,由此可知,二面角的平面角所在的平面与棱垂直;
(4)射影法:利用面积射影公式S射=S原cos?,其中?为平面角的大小,此法不必在图形中画出平面角;
特别:对于一类没有给出棱的二面角,应先延伸两个半平面,使之相交出现棱,然后再选用上述方法(尤其要考虑射影法)。
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7.空间距离的求法
(1)两异面直线间的距离, 要求是给出公垂线,所以一般先利用垂直作出公垂线,然后再进行计算;
(2)求点到直线的距离,一般用三垂线定理作出垂线再求解; (3)求点到平面的距离,一是用垂面法,借助面面垂直的性质来作,因此,确定已知面的垂面是关键;二是不作出公垂线,转化为求三棱锥的高,利用等体积法列方程求解;
8.正棱锥的各侧面与底面所成的角相等,记为?,则S侧cos?=S底;
9.已知:长方体的体对角线与过同一顶点的三条棱所成的角分别为
?,?,?,因此有cos2?+cos2?+cos2?=1; 若长方体的体对角线与过同一
顶点的三侧面所成的角分别为?,?,?,则有cos2?+cos2?+cos2?=2; 10.正方体和长方体的外接球的直径等与其体对角线长; 11.欧拉公式:如果简单多面体的顶点数为V,面数为F,棱数为E.那么V+F-E=2;并且棱数E=各顶点连着的棱数和的一半=各面边数和的一半;
12.柱体的体积公式:柱体(棱柱、圆柱)的体积公式是V中S是柱体的底面积,h是柱体的高. 13.直棱柱的侧面积和全面积
S直棱柱侧= c? (c表示底面周长,?表示侧棱长) S棱柱全=S底+S
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柱体
=Sh.其