高一下学期数学微专题25讲 22.截面问题研究

          正（长）方体中的截面问题研究

一．基本原理：过正方体（长方体）上三点做截面.

1.三点中有两点共面

例1.如图，在正方体ABCD－A1B1C1D1中，E，F，G分别在AB，BC，DD1上，求作过E，F，G三点的截面．

思路：当三点中有两点共面时，做截面的思路就是先找共面两点所在直线与该平面所有的棱交点，而这些交点由同时在另外一个平面中，即该截面和正方体某个侧面的交点，这样利用公理1，逐次相连找到所有的交点，即可得到截面.

解析：作法：①.由于共面，在底面内，过作直线，与于，显然，此时即在侧面内，又在欲求截面内，而该截面与侧面又交于点，根据公理1，截面与侧面交于.

同理，过作直线与的延长线交于，此时即在侧面内，又在欲求截面内，根据公理1，截面与侧面交于.

②在侧面内，连接交于.

③在侧面内，连接交于.

④连接.则五边形EFHGK即为所求的截面．

练习1.（三点两两共面）P，Q，R三点分别在直四棱柱AC1的棱BB1，CC1和DD1上，试画出过P，Q，R三点的截面作法．

解析：作法：（1）连接QP，QR并延长，分别交CB，CD的延长线于E，F.

（2）连接EF交AB于T，交AD于S.

（3）连接RS，TP.则五边形PQRST即为所求截面．

例2.（三点所在的棱两两异面）

如图，长方体中，分别为上三点，求过这三点的截面.

分析：此题的难点在于三点均不在同一个侧面（底面）中，这样我们就暂时无法通过侧面（底面）中连线与棱的交点来找到截面的边界点，于是需要先做出一个平面来，让上面三点中有两点共面，这就转化成例1的情形，从而解决问题.

解：如图，作交与，则确定一个平面，转化为例1的情形.

连接,交于点；连接交延长线于；连接交延长线于；连接交于.则为所作截面.

二．截面的的画法小结

1.确定截面的主要依据有

（1）平面的四个公理及推论．

（2）直线和平面平行的判定和性质．

（3）两个平面平行的性质．

2.作截面的几种方法

（1）直接法：有两点在几何体的同一个面上，连接该两点即为几何体与截面的交线，找截面实际就是找交线的过程。

（2）延长线法：同一个平面有两个点，可以连线并延长至与其他平面相交找到交点。

（3）平行线法：过直线与直线外一点作截面，拖直线所在的面与点所在的平面平行，可以通过过点找直线的平行线找到几何体的截面的交线。

三．正方体中的基本截面类型

三．习题演练

习题1.如图，在棱长为12的正方体中，已知E，F分别为棱AB，的中点，若过点，E，F的平面截正方体所得的截面为一个多边形，求该多边形的周长.

解析：如图，延长DC，与的延长线交于点G，连接EG，交BC于点H，延长GE，与DA的延长线交于点M，连接，交于点N．连接NE，FH，因为正方体的棱长为12，所以．因为∥，所以，

所以，所以，同理可得，所以，

所以，，

所以，．易知，所以

，又，解得，所以，

，

则该多边形的周长为. 

习题2.如图，在正方体中，，为棱的中点，

为棱的四等分点（靠近点），过点作该正方体的截面，则该截面的周长是___________.

解析：如图，取的中点，取上靠近点的三等分点，连接，易证，则五边形为所求截面.

因为，所以，

则，故该截面的周长是

. 故答案为：