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立体几何选填题解题策略

立体几何在高考试题中一般都会安排选填题题和解答题。通常解答题并不难,因为解答题都会给出图形,一般用空间向量就可方便求解。反而有些选填题有时会比较难,原因是选填题很多是不给图形的,因此会觉得较难。那么如何来处理这种选填题呢?正好昨天有一位同学问了一个立体几何的选填题,我就用此题为例谈谈立体几何选填题的解题策略。

同学的问题:

这种题同学们没能解答的主要原因是没能构造出几何模型,所以解答这种问题策略就是要根据题意去构造几何模型。几何模型无非就是柱、锥、(台)和球,柱、锥、(台)又分多面体和旋转体。有了几何模型画出图形一般也就容易分析求解了。

在这个问题中直线a、b和三角形ABC看似都是散乱在空间,但是根据空间线面关系梳理一下,就能构造出一个几何模型——圆锥。如图:

构造的过程是这样的,过点C分别作直线a、b的平行线a'、b',因a⊥b,所以a'⊥b',又因为AC⊥a且AC⊥b,所以AC⊥a',AC⊥b',因此AC垂直直线a'、b'所在的平面。斜边以AC为旋转轴旋转,那么就得到了常用的几何模型——以AB为母线的圆锥。要研究的四个结论都是斜边AB与直线a、b所成的角。根据异面直线所成角的定义,过点B作BDa'a,交PQ(b')于D,BEb'b交ST(a')于E,则角ABD和角ABE分别就是斜边AB与直线a、b所成的角。这样我们又构造出了一个四棱锥A-CDBE(B不与点P、Q、S、T重合时),其中三角形ACD、三角形ADB、三角形ACE和三角形AEB都是直角三角形,它们的直角顶点分别是C、D、C、E,而底面CDBE是矩形。

设AB=2m, 则AC=BC=√2m

结论①和结论,当AB与a成60°角时即角ABD=60°,所以BD=m,BE=m,所以角ABE=60°,即AB与b成60°角,因此结论①错误,结论②正确

结论③和结论AB与a所成角要最小,那么就要使得BD最长。在圆C中半弦BD≤半径SC,所以当点B与S或T重合时角ABD最小为45°,即AB与a所成角最小值为45°。同理AB与a所成角要最大,那么就要使得BD最短。BD最短就是当B与P或Q重合时BD=0,此时AB⊥a(三垂线定理),所以AB与a所成角的最大值是90°,因此结论③正确而结论④错误。

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