一.方法综述
立体几何的动态问题是高考的热点,问题中的“不确定性”与“动感性”元素往往成为学生思考与求解问题的思维障碍,使考题的破解更具策略性、挑战性与创新性.一般立体动态问题形成的原因有动点变化、平面图形的翻折、几何体的平移和旋转以及投影与截面问题,由此引发的常见题型为动点轨迹、角度与距离的计算、面积与体积的计算、探索性问题以及有关几何量的最值求解等.此类题的求解并没有一定的模式与固定的套路可以沿用,很多学生一筹莫展,无法形成清晰的分析思路,导致该题成为学生的易失分点.究其原因,是因为学生缺乏相关学科素养和解决问题的策略造成的.
动态立体几何题在变化过程中总蕴含着某些不变的因素,因此要认真分析其变化特点,寻找不变的静态因素,从静态因素中,找到解决问题的突破口.求解动态范围的选择、填空题,有时应把这类动态的变化过程充分地展现出来,通过动态思维,观察它的变化规律,找到两个极端位置,即用特殊法求解范围.对于探究存在问题或动态范围(最值)问题,用定性分析比较难或繁时,可以引进参数,把动态问题划归为静态问题.具体地,可通过构建方程、函数或不等式等进行定量计算,以算促证. 二.解题策略
类型一 立体几何中动态问题中的角度问题
例1.【四川高考题】如图,四边形ABCD和ADPQ均为正方形,它们所在的平面互相垂直,动点M在线段PQ上,E、F分别为AB、BC的中点.设异面直线EM与AF所成的角为?,则cos?的最大值为.
【答案】
2 58y?1161??,当t?1时取等号.所以
4y2?5t?81?25t11??y2(1?y)12222cos??????,当y?0时,取得最大值.
2115555?4y?521???y?144zQMPAEBFxDyC
【指点迷津】空间的角的问题,一种方法,代数法,只要便于建立空间直角坐标系均可建立空间直角坐标系,然后利用公式求解;另一种方法,几何法,几何问题要结合图形分析何时取得最大(小)值.当点M在P处时,EM与AF所成角为直角,此时余弦值为0(最小),当M点向左移动时,EM与AF所成角逐渐变小时,点M到达点Q时,角最小,余弦值最大. 【举一反三】
1、【四川高考题】如图,在正方体ABCD?A1B1C1D1中,点O为线段BD的中点.设点P在线段CC1上,直线OP与平面A1BD所成的角为?,则sin?的取值范围是() A.[3662222,1] B.[,1] C.[,] D.[,1] 33333
【答案】B
3133??3??236122,cos?A1OC?22. cos?A1OC1?22?,sin?A1OC1???,sin?A1OC?3333332?2?22
又直线与平面所成的角小于等于90,而?A1OC为钝角,所以sin?的范围为[6,1],选B. 32、【广东省东莞市2019届高三第二次调研】在正方体
平面
,则直线
中,E是侧面内的动点,且
与直线AB所成角的正弦值的最小值是
A. B. C. D. 【答案】B 【解析】
解:以D为原点,DA为x轴,DC为y轴,
为z轴,建立空间直角坐标系,
设正方体设
0,,1,,0,,
中棱长为1, ,
1,, 1,,
,
1,,y,, ,取
,
1,
,
,
设平面则
的法向量