1、立体几何知识点和例题讲解(高三)一、知识点1.夹角公式 :设 a ,b ,则 cos a,b= .123(,)123(,)123221abb2异面直线所成角: =cos|,|a11222| |xyz(其中 ( )为异面直线 所成角, 分别表示异面直线 的方向向量)09b,ara,3.直线 与平面所成角: ( 为平面 的法向量).ABsin|ABmrc4.空间四点 A、B、C、P 共面 ,且 x + y + z = 1OCzyxOP5.二面角 的平面角l或 ( , 为平面 , 的法向量).cos|mnarcos|nar6.异面直线间的距离: ( 是两异面直线,其公垂向量为 , 分别是 上任一点,
2、|Dd12,l nCD、 12,l为 间的距离).d12,l7.点 到平面 的距离: ( 为平面 的法向量, 是经过面 的一条斜线, ).B|ABnABA二温馨提示:1.直线的倾斜角、两条异面直线所成的角等时它们各自的取值范围? 异面直线所成的角、直线与平面所成的角、二面角的取值范围依次 . 直线的倾斜角、 到 的角、 与 的夹角的取值范围依次是 二、题型与方法【考点透视】不论是求空间距离还是空间角,都要按照“一作,二证,三算”的步骤来完成。求解空间距离和角的方法有两种:一是利用传统的几何方法,二是利用空间向量。【例题解析】考点 1 点到平面的距离求点到平面的距离就是求点到平面的垂线段的长度,
3、其关键在于确定点在平面内的垂足,当然别忘了转化法与等体积法的应用.例 1 如图,正三棱柱 的所有棱长都为 , 为 中点1ABC2D1C()求证: 平面 ;1 D()求二面角 的大小;()求点 到平面 的距离1ABxzABCD1A1BOFy考点 2 异面直线的距离此类题目主要考查异面直线的距离的概念及其求法,考纲只要求掌握已给出公垂线段的异面直线的距离.例 2 已知三棱锥 ,底面是边长为 的正三角形,棱 的长ABCS24SC为 2,且垂直于底面. 分别为 的中点,求 CD与 SE间的距DE、 AB、离.思路启迪:由于异面直线 CD与 SE的公垂线不易寻找,所以设法将所求异面直线的距离,转化成求直
4、线与平面的距离,再进一步转化成求点到平面的距离.小结:通过本例我们可以看到求空间距离的过程,就是一个不断转化的过程.考点 3 直线到平面的距离此类题目再加上平行平面间的距离,主要考查点面、线面、面面距离间的转化.例 3 如图,在棱长为 2 的正方体 中,G 是 的中点,求 BD到平面 的距离.1AC1 1DGB思路启迪:把线面距离转化为点面距离,再用点到平面距离的方法求解.小结:当直线与平面平行时,直线上的每一点到平面的距离都相等,都是线面距离.所以求线面距离关键是选准恰当的点,转化为点面距离. 本例解析一是根据选出的点直接作出距离;解析二是等体积法求出点面距离.考点 4 异面直线所成的角此类
5、题目一般是按定义作出异面直线所成的角,然后通过解三角形来求角.异面直线所成的角是高考考查的重点.BACDOGH1A11例 4、如图,在 中, ,斜边 可以通过RtAOB 64ABRtOC以直线 为轴旋转得到,且二面角 的直二面角 是t D的中点AB1 求证:平面 平面 (2)求异面直线 与 所成角的余弦值。CDA思路启迪:关键是通过平移把异面直线转化到一个三角形内. 建立空间直角坐标系 ,如图,则 , , ,Oxyz(0), , (23), , (0)C, , , ,(013)D, , (023)A, , 213CD, , cosC, 64A考点 5 直线和平面所成的角此类题主要考查直线与平面
6、所成的角的作法、证明以及计算.线面角在空间角中占有重要地位,是高考的常考内容.例 5. 四棱锥 中,底面 为平行四边形,侧面 底面 已知 ,SABCDSBCAD45BC, , 2AB3()证明 ;()求直线 与平面 所成角的大小SAB如图,四棱锥 P-ABCD 中,侧面 PDC 是边长为 2 的正三角形且与底面 ABCD 垂直,ADC=60且 ABCD 为菱形(1)求证:PACD; (2)求异面直线 PB 和 AD 所成角的余弦值;(3)求二面角 P-AD-C 的正切值OCADBxyzD BCASA BCDP考点 6 二面角此类题主要是如何确定二面角的平面角,并将二面角的平面角转化为线线角放到
7、一个合适的三角形中进行求解.二面角是高考的热点,应重视 .例 6如图,已知直二面角 , , , , , ,直线PQABCAB45P和平面 所成的角为 CA30(I)证明 ; (II)求二面角 的大B P小命题目的:本题主要考查直线与平面垂直、二面角等基本知识,考查空间想象能力、逻辑思维能力和运算能力.考点 7 利用空间向量求空间距离和角众所周知,利用空间向量求空间距离和角的套路与格式固定.当掌握了用向量的方法解决立体几何问题这套强有力的工具时,不仅会降低题目的难度,而且使得作题具有很强的操作性.例 7如图,四棱锥 是的底面 是矩形, 平面 , 分别是PABCDABPABCD,EF的中点,又二面角 的大小为 ,,ABPD45(1)求证: 面 ;/FE(2)求证:平面 平面 ;(3)设 ,求点 到平面 的距离;2,EC命题意图:本小题主要考查平面的基本性质、线线平行、线面垂直、二面角等基础知识和基本运算,考查ABCQP OxyzABC DE空间想象能力、逻辑推理能力和运算能力