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高中數學立體幾何解題套路

教育 更新时间:2024-07-17 07:27:40

輔助線該如何添加?有口訣:“有了中點配中點,兩點相連中位線;等腰三角形出現,頂底中點相連線;有了垂面作垂線,水到渠成理當然。”

例1、如圖1,在二面角

高中數學立體幾何解題套路(解立體幾何題如何添加輔助線)1

中,

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ABCD是矩形,

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,M、N依次是AB、PC的中點。

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證明:MN是異面直線AB和PC的公垂線。

分析:要證明此題,必須添加适當的輔助線。根據題設條件中的N點是PC的中點,則可考慮利用“有了中點配中點,兩點相連中位線”的輔助線的做法。

證明:選取PD的中點Q,連接QN、QA,則QN是△PDC的中位線,且

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因為ABCD是矩形,M是AB的中點,所以AM∥DC,且

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,所以

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,所以四邊形AMNQ為平行四邊形,所以AQ∥MN。由

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易證AB⊥平面PAD,CD⊥平面PAD,所以AB⊥AQ,所以AB⊥MN,所以AQ⊥PD。又CD⊥AQ,所以AQ⊥平面PCD,即AQ⊥平面

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,所以AQ⊥PC,故而,MN⊥PC,所以MN是異面直線AB和PC的公垂線。

例2、如圖2,在三棱錐A-BCD中,若∠BAC=∠CAD=∠DAB=60°,AC=AD,求證:AB⊥CD。

分析:題設條件中出現了“AC=AD”,即△ACD為等腰三角形,則可考慮利用“等腰三角形出現,作底邊的中點”來添加輔助線。

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證明:取DC中點E,連接AE、BE。

則AE⊥CD易證△BAC≌△BAD,所以BC=BD,所以BE⊥CD,所以CD⊥平面BAE,所以CD⊥AB。

例3、如圖3,底面是等腰直角三角形的直棱柱

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D是

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的中點。(1)求證:平面

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⊥平面

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;(2)求二面角

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的大小。

分析:(1)要證明平面⊥平面,則應轉化為線面垂直,即在其中一個平面内找一條直線垂直于另一個平面。注意到題設中直棱柱的底面是等腰三角形,因而可考慮利用“等腰三角形出現,作底邊的中點”來添加适當的輔助線。(2)要求二面角的大小,應考慮作出二面角的平面角,要作二面角的平面角,注意到(1)所證結果中出現了兩平面垂直,所以可考慮利用“有了垂面作垂線,然後利用三垂線”的作輔助線的辦法,作出其中一個平面的垂線以後,利用三垂線定理來作二面角的平面角(本題請同學們結合圖中已添加的輔助線自己完成,第2小題的答案是二面角的大小為

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。)

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