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新高考版高考数学二轮复习(新高考版) 第1部分 专题突破 专题4 微重点12 立体几何中的动态问题课件PPT
展开第二轮复习的首要任务是把整个高中基础知识有机地结合在一起,构建出高中数学知识的结构图。下面,小编给大家带来高考数学二轮复习策略,效果是十分显著的哦!1、明确模拟练习的目的。检测知识的全面性,更是训练书写规范,表述准确的过程。2、查漏补缺,以“错”纠错。查漏补缺的过程也就是反思的过程,逐渐实现保强攻弱的目标。3、严格有规律地进行限时训练。平时如考试,并在速度体验中提高正确率。4、保证常规题型的坚持训练。做到百无一失,可适当拓展高考中难点的训练。5、注重题后反思总结。及时处理问题,争取“问题不过夜”。6、重视每次模拟考试的临考前状态的调整及考后心理的调整。以平和的心态面对高考。
微重点12 立体几何中的动态问题
“动态”问题是高考立体几何问题最具创新意识的题型,它渗透了一些“动态”的点、线、面等元素,给静态的立体几何题赋予了活力,题型更新颖.同时,由于“动态”的存在,也使立体几何题更趋多元化,将立体几何问题与平面几何中的解三角形问题、多边形面积问题以及解析几何问题之间建立桥梁,使得它们之间灵活转化.
对于选项A,当λ=1时,点P在棱CC1上运动,如图1所示,
对于选项B,当μ=1时,点P在棱B1C1上运动,如图2所示,
对于选项C,取BC的中点D,B1C1的中点D1,连接DD1,A1B(图略),
方法一 对于选项D,易知四边形ABB1A1为正方形,所以A1B⊥AB1,设AB1与A1B交于点K,连接PK(图略),要使A1B⊥平面AB1P,需A1B⊥KP,所以点P只能是棱CC1的中点,故选项D正确.
所以只存在一个点P,使得A1B⊥平面AB1P,此时点P与F重合,故D正确.
解决与几何体有关的动点轨迹问题的方法(1)几何法:根据平面的性质进行判定.(2)定义法:转化为平面轨迹问题,用圆锥曲线的定义判定或用代数法进行计算.(3)特殊值法:根据空间图形线段长度关系取特殊值或位置进行排除.
(1)(多选)(2022·漳州质检)已知正方体ABCD-A1B1C1D1的边长为2,M为CC1的中点,P为平面BCC1B1上的动点,且满足AM∥平面A1BP,则下列结论正确的是A.AM⊥B1MB.CD1∥平面A1BP
如图建立空间直角坐标系,则A(0,0,2),A1(0,2,2),B(0,0,0),B1(0,2,0),M(2,1,0),P(x,y,0),
所以动点P在直线3x-2y=0上,
所以AM与B1M不垂直,A选项错误;B选项,CD1∥A1B,A1B⊂平面A1BP,CD1⊄平面A1BP,所以CD1∥平面A1BP,B选项正确;C选项,动点P在直线3x-2y=0上,且P为平面BCC1B1上的动点,
(多选)(2022·德州模拟)如图,在边长为4的正方形ABCD中,点E,F分别在边AB,BC上(不含端点)且BE=BF,将△AED,△DCF分别沿DE,DF折起,使A,C两点重合于点A1,则下列结论正确的有
A选项,∵正方形ABCD,∴AD⊥AE,DC⊥FC,由折叠的性质可知A1D⊥A1E,A1D⊥A1F,又∵A1E∩A1F=A1,A1E,A1F⊂平面A1EF,∴A1D⊥平面A1EF,又∵EF⊂平面A1EF,∴A1D⊥EF,故A正确;
在△A1EF中,A1E2+A1F2=EF2,则A1E⊥A1F,由A选项可知,A1D⊥A1E,A1D⊥A1F,∴三棱锥A1-EFD的三条侧棱A1D,A1E,A1F两两相互垂直,把三棱锥A1-EFD放置在长方体中,
D选项,设点A1到平面EFD的距离为h,则在△EFD中,
画好折叠、展开前后的平面图形与立体图形,抓住两个关键点:不变的线线关系、不变的数量关系.
如图,取AC的中点O,连接OB,OD′,则OB=OD′,OB⊥AC,OD′⊥AC,∠BOD′为二面角D′-AC-B的平面角,即∠BOD′=θ.若D′ABC是正四面体,则BO=D′O≠BD′,
四面体D′ABC的体积最大时,BO⊥平面ACD′,
此时S△BAD′=S△BCD′=2sin∠BCD′取得最大值2,
设M,N分别是△ACD′和△BAC的外心,过点M,N分别作平面ACD′,平面BAC的垂线,两垂线交于一点P,连接PB,则P是三棱锥外接球的球心,PB即为三棱锥外接球半径,由上面证明过程知平面OBD′与平面ABC、平面D′AC垂直,
即P,N,O,M四点共面,
(多选)(2022·梅州模拟)如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=AD=1,AA1=2,动点P在体对角线BD1上(含端点),则下列结论正确的有A.当P为BD1的中点时,∠APC为锐角B.存在点P,使得BD1⊥平面APC
如图,以点D为原点建立空间直角坐标系,
则A(1,0,0),B(1,1,0),C(0,1,0),D1(0,0,2),
所以∠APC为锐角,故A正确;当BD1⊥平面APC时,因为AP,CP⊂平面APC,所以BD1⊥AP,BD1⊥CP,
故存在点P,使得BD1⊥平面APC,故B正确;对于C,当BD1⊥AP,BD1⊥CP时,AP+PC取得最小值,
设平面APC的一个法向量为n=(x,y,z),
可取n=(2λ,2λ,2λ-1),
则点B到平面APC的距离为
当λ=0时,点B到平面APC的距离为0,当0<λ≤1时,
在动态变化过程中产生的体积最大、距离最大(小)、角的范围等问题,常用的解题思路是(1)直观判断:在变化过程中判断点、线、面在何位置时,所求的量有相应最大、最小值.(2)函数思想:通过建系或引入变量,把这类动态问题转化为目标函数,从而利用代数方法求目标函数的最值.
(2022·菏泽质检)如图,等腰Rt△ABE的斜边AB为正四面体A-BCD的侧棱,AB=2,直角边AE绕斜边AB旋转一周,在旋转的过程中,三棱锥E-BCD体积的取值范围是_________________.
如图,令F为CD的中点,O为AB的中点,则点E在以O为圆心,1为半径的圆上运动,由图可知当F,O,E三点共线,且O在F,E之间时,三棱锥E-BCD的体积最大,当运动到E1的位置时,E-BCD的体积最小,
设E,E1到平面BCD的距离分别为h1,h2,则
1.(多选)(2022·佛山模拟)在棱长为3的正方体ABCD-A1B1C1D中,M是A1B1的中点,N在该正方体的棱上运动,则下列说法正确的是A.存在点N,使得MN∥BC1
对于A,显然无法找到点N,使得MN∥BC1,故A错误;对于B,
对于C,如图所示,N1,N2分别为B1B,B1C1的中点,有MN1∥平面A1BC1,MN2∥平面A1BC1,故C正确;对于D,易证B1D⊥平面A1BC1,B1D⊥平面ACD1,且B1O1=O1O2=O2D=
记点N到侧面PAB的距离为d,PN与侧面PAB所成的最小角为θ,由于PN的长为定值,因此当且仅当d最小时,PN与侧面PAB所成的角最小,此时点N与H重合,θ=∠HPE=∠PEF.由平面PCD⊥平面ABCD易知PF⊥EF,
3.(多选)如图是四棱锥P-ABCD的平面展开图,四边形ABCD是矩形,ED⊥DC,FD⊥DA,DA=3,DC=2,∠FAD=30°.在四棱锥P-ABCD中,M为棱PB上一点(不含端点),则下列说法正确的有
把平面图形还原得到原四棱锥,如图,由ED⊥DC,FD⊥DA,可知PD⊥DC,PD⊥DA,又DC∩DA=D,DA,DC⊂平面ABCD,所以PD⊥平面ABCD.在Rt△ADP中,∠PAD=30°,DA=3,
对于B,假设DM⊥BC,因为PD⊥平面ABCD,BC⊂平面ABCD,所以PD⊥BC,因为PD∩DM=D,所以BC⊥平面PBD,因为BD⊂平面PBD,所以BC⊥BD,与已知条件矛盾,故B错误;对于C,将此四棱锥可以补形成一个长方体,PB为长方体的一条体对角线,同时也是四棱锥P-ABCD外接球的直径,所以半径为2,
而VB-PAD=VP-BAD=VP-BCD=VB-PCD,所以VM-PAD=VM-PCD,故D正确.
4.(多选)(2022·潍坊模拟)已知四面体ABCD的4个顶点都在球O(O为球心)的球面上,如图,△ABC为等边三角形,M为底面ABC内的动点,AB=BD=2,AD= ,且AC⊥BD,则A.平面ACD⊥平面ABCB.球心O为△ABC的中心C.直线OM与CD所成的角最小为D.若动点M到点B的距离与到平面ACD的距离相等,则点M的轨迹为抛物 线的一部分
如图,设△ABC的中心为G,取AC的中点E,连接BE,DE,则BE⊥AC.∵AC⊥BD,BE∩BD=B,BE,BD⊂平面BDE,∴AC⊥平面BDE,又DE⊂平面BDE,则AC⊥DE,又△ABC为等边三角形,
∴DE2+BE2=BD2,即DE⊥BE,又BE⊥AC,AC∩DE=E,AC,DE⊂平面ADC,∴BE⊥平面ADC,又BE⊂平面ABC,∴平面ACD⊥平面ABC,故A正确;
故G为四面体ABCD的外接球的球心,即球心O为△ABC的中心,故B正确;
由平面ACD⊥平面ABC可知,动点M到平面ACD的距离即为动点M到直线AC的距离,由抛物线的定义可知,点M的轨迹为抛物线的一部分,故D正确.
当OM∥AC时,∠DCA为直线OM与CD所成的角,
5.(多选)如图1,在矩形ABCD与菱形ABEF中,AB=2BC=4,∠ABE=120°,M,N分别是BF,AC的中点.现沿AB将菱形ABEF折起,连接FD,EC,构成三棱柱AFD-BEC,如图2所示,若AD⊥BF,记平面AMN∩平面ADF=l,则A.平面ABCD⊥平面ABEFB.MN∥lC.直线EF与平面ADE所成的角为60°D.四面体EABD的外接球的表面积为148π
对于A,由于矩形ABCD,则AD⊥AB,又因为AD⊥BF,而AB∩BF=B,AB,BF⊂平面ABEF,所以AD⊥平面ABEF,又AD⊂平面ABCD,所以平面ABCD⊥平面ABEF,所以A选项正确;对于B,因为M,N分别是BF,AC的中点,四边形ABEF是菱形,则M也是AE的中点,由三角形中位线的性质,可知MN∥EC,
由于三棱柱AFD-BEC,则平面BEC∥平面ADF,又EC⊂平面BEC,所以EC∥平面ADF,而平面AMN∩平面ADF=l,则EC∥l,所以MN∥l,所以B选项正确;对于C,由于四边形ABEF是菱形,则AE⊥BF,又因为AD⊥BF,而AE∩AD=A,AE,AD⊂平面ADE,所以BF⊥平面ADE,所以∠FEM为直线EF与平面ADE所成的角,
又因为∠ABE=120°,则∠BEF=60°,所以∠FEM=30°,故直线EF与平面ADE所成的角为30°,所以C选项不正确;对于D,由题可知AB=2BC=4,∠ABE=120°,则在△ABE中,
由正弦定理可得△ABE的外接圆半径
由A选项可知,AD⊥平面ABEF,所以四面体EABD的外接球半径
故四面体EABD的外接球的表面积S=4πR2=4π×17=68π,所以D选项不正确.
F为C1D1中点,如图,又E为B1C中点,∴EF∥BD1,∵EF⊂平面EFD,BD1⊄平面EFD,∴BD1∥平面EFD,则当P在线段BD1上移动时,其到平面EFD的距离不变,∴三棱锥P-EFD的体积为定值,A正确;
连接AC,BD,交点为O,连接PO,则四棱锥P-ABCD为正四棱锥,∴PO⊥平面ABCD,设四棱锥P-ABCD的外接球的球心为O′,半径为R,则O′在直线PO上,
∴OC2+OO′2=O′C2,
对于C,将问题转化为在平面ABC1D1内求解PE+PF的最小值,作E关于线段BD1的对称点E1,过E1作HG∥AD1,分别交C1D1,AB于H,G,如图所示,
∵PE=PE1,∴PE+PF=PE1+PF≥E1H(当且仅当F与H重合时取等号),∵∠E1BA=∠ABD1-∠D1BE=∠ABD1-∠D1BC1,∴sin∠E1BA=sin(∠ABD1-∠D1BC1)
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