数学百大经典例题(1).docx
《数学百大经典例题(1).docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数学百大经典例题(1).docx(34页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、数学百大经典例题典型例题一 例1 若a/b,bIc=A,则a,c的位置关系是 A异面直线 B相交直线 C平行直线 D相交直线或异面直线 分析:判断两条直线的位置关系,可以通过观察满足已知条件的模型或图形而得出正确结论 解:如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,设A1B1=a,AB=b,则a/b 若设B1B=c,则a与c相交若设BC=c,则a与c异面 故选D 说明:利用具体模型或图形解决问题的方法既直观又易于理解一般以正方体、四面体等为具体模型例如,a,b相交,b,c相交,则a,c的位置关系是相交、平行或异面类似地;a,b异面,b,c异面,则a,c的位置关系是平行、相交或异面这些都可以
2、用正方体模型来判断 典型例题二 例2 已知直线a和点A,Aa,求证:过点A有且只有一条直线和a平行 分析:“有且只有”的含义表明既有又惟一,因而这里要证明的有两个方面,即存在性和惟一性 存在性,即证明满足条件的对象是存在的,它常用构造法;惟一性,即证明满足条件的对象只有一个,换句话说,说是不存在第二个满足条件的对象 因此,这是否定性命题,常用反证法 证明:存在性 Aa, a和A可确定一个平面a, 由平面几何知识知,在a内存在着过点A和a平行的直线 惟一性 假设在空间过点A有两条直线b和c满足b/a和c/a根据公理4,必有b/c与bIc=A矛盾, 过点A有一条且只有一条直线和a平行 大家网,全球
3、第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 说明:对于证明“有且只有”这类问题,一定要注意证明它的存在性和惟一性 典型例题三 例3 如图所示,设E,F,G,H分别是空间四边形ABCD的边AB,BC,CD,DA上的点,且AEAB=AHAD=l,CFCB=CGCD=m,求证: 当l=m时,四边形EFGH是平行四边形; 当lm时,四边形EFGH是梯形 分析:只需利用空间等角定理证明EH/FG即可 证明:连结BD, 在DABD中,EH=lBD AEABCFCB=AHADCGCD=l, EH/BD,且在DCBD中,=m, FG/BD,且FG=mBD EH/FG, 顶点E,F,G,H在由EH和FG确定
4、的平面内 当l=m时,EH=FG,故四边形EFGH为平行四边形; 当lm时,EHFG,故四边形EFGH是梯形 说明:显然,课本第11页的例题就是本题的特殊情况 特别地,当l=m=边形是平行四边形 如果再加上条件AC=BD,这时,平行四边形EFGH是菱形 12时,E,F,G,H是空间四边形各边中点,以它们为顶点的四典型例题四 例4 已知a、b是两条异面直线,直线a上的两点A、B的距离为6,直线b上的两点C、D的距离为8,AC、BD的中点分别为M、N且MN=5,求异面直线a、b所成的角 分析:解题的关键在于依据异面直线所成角的定义构造成和异面直线a、b平行的两条相交直线,然后把它们归纳到某一三角形
5、中求解 解:如图,连结BC,并取BC的中点O,连结OM、ON, OM、ON分别是DABC和DBCD的中位线, OM/AB,ON/CD,即 OM/a,ON/b OM、ON所成的锐角或直角是异面直线a、b所成的角 又 AB=6,CD=8, 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS OM=3,ON=4 在DOMN中,又MN=5, M2+ON2=MN2, MON=90o 故异面直线a、b所成的角是90o 说明:在求两条异面直线所成的角时,一般要依据已知条件,找出与两条异面直线分别平行并且相交于一点的两条直线但是,异面直线所成角的定义中的点O一般是在图形中存在着的,需要认真观察分析图形
6、的性质,从而找出这一点和过这一点与两异面直线平行的直线,以得到两条异面直线所成的角,在求这个角的大小时,一般是根据平面图形中解三角形的知识求解的 典型例题五 例5 已知四面体S-ABC的所有棱长均为a求: 异面直线SC、AB的公垂线段EF及EF的长; 异面直线EF和SA所成的角 分析:依异面直线的公垂线的概念求作异面直线SC、AB的公垂线段,进而求出其距离;对于异面直线所成的角可采取平移构造法求解 解:如图,分别取SC、AB的中点E、F,连结SF、CF 由已知,得DSABDCAB SF=CF,E是SC的中点, EFSC 同理可证EFAB EF是SC、AB的公垂线段 在RtDSEF中,SF=32
7、a,SE=12a EF=34SF22-SE1422 =22a a-a取AC的中点G,连结EG,则EG/SA EF和GE所成的锐角或直角就是异面直线EF和SA所成的角 连结FG,在DEFG中,EG=由余弦定理,得 12a,GF=12a,EF=22a 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 1cosGEF=EG+EF22-GF22EGEF=4a+212224a-22214aa2=22 aGEF=45o 故异面直线EF和SA所成的角为45o 说明:对于立体几何问题要注意转化为平面问题来解决,同时要将转化过程简要地写出来,然后再求值 典型例题六 例6 如图所示,两个三角形DABC和
8、DABC的对应顶点的连线AA、BB、CC交于同一点O,且AOAO=BOBO=COCO=23 (1)证明:AB/AB,AC/AC,BC/BC; (2)求SDABCSDABC的值 分析:证两线平等当然可用平面几何的方法而求面积之比则需证两个三角形相似,由于三角形是平面图形,故也可用平面几何的方法证明 证明:(1)当DABC和DABC在O点两侧时,如图甲 AA与BB相交于O点,且AOAO=BOBO, AB/AB 同理AC/AC,BC/BC 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS (2)AB/AB,且AC/AC,AB和AB,AC和AC的方向相反,BAC=BAC,同理ABC=ABC
9、因此,DABCDABC 又ABAB=AOAO=23,SDABCSDABC42= 932当DABC和DABC在O点的同侧时,如图乙所示,同理可得(1)(2) 说明:此题DABC与DABC是否共面并不重要,因为等角定理对各种位置已作说明 典型例题七 例7 S是矩形ABCD所在平面外一点,SABC,SBCD,SA与CD成60角,SD与BC成30角,SA=a,求: (1)直线SA与CD的距离; (2)求直线SB与AD的距离 分析:要求出SA与CD、SB与AD的距离,必须找到它们的公垂线段,公垂线段的长度即为异面直线间的距离 解:如图所示,在矩形ABCD中,BC/AD SABC,SAAD 又CDAD,A
10、D是异面直线SA、CD的公垂线段, 其长度为异面直线SA、CD的距离 在RtDSAD中,SDA是SD与BC所成的角, SDA=30又SA=a,AD=3a (2)在矩形ABCD中,AB/CD,SBAD, SBAB,又ABAD, AB是直线SB、AD的公垂线段,其长度为异面直线SB、AD的距离 在RtDSAB中,SAB是异面直线SA与CD所成的角,SAB=60 又SA=a,AB=acos60=直线SB与AD的距离为a2a2, 说明:(1)求异面直线之间距离的步骤是:找线段;证线段是公垂线段;求大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 公垂线段的长度 (2)求异面直线间的距离的问题
11、,高考中一般会给出公垂线段 典型例题八 例8 a、b、c是三条直线,若a与b异面,b与c异面,判断a与c的位置关系,并画图说明 分析:这是一道考查异面直线概念及空间直线位置关系的问题,同时也考查了图形语言的表达能力 解:直线a与c的位置关系有以下三种情形如图: 直线a与c的位置关系可能平行;可能相交; 可能异面 说明:本题也考查了空间想象能力和逻辑划分、分类讨论的能力 典型例题九 例9 如果两条异面直线称作“一对”,那么在正方体的十二条棱中,共有几对异面直线 A12对 B24对 C36对 D48对 分析:一般地,立体几何中的计数问题,是由所数的量的性质,确定一规律,然后按此规律进行计数正方体的
12、各棱具有相同的位置关系所以以一条棱为基量,考察与其异面的几对,问题可解 解:如图,正方体中与AB异面有C1C,D1D,B1C1,A1D1, 各棱具有相同的位置关系,且正方体有12条棱,排除两棱的重复计算成本, 异面直线共有1242=24对 说明:分析清楚几何体特点是避免重复计数的关键计数问题必须避免盲目乱数,做到“不重不漏” 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 典型例题十 例10 如图,已知不共面的直线a,b,c相交于O点,M、P是直线a上两点,N、Q分别是b,c上一点 求证:MN和PQ是异面直线 证法1:假设MN和PQ不是异面直线, 则MN与PQ在同一平面内,设为a
13、M、Pa,M、Pa aa 又Oa,Oa Na且Ob,Nb, ba 同理:Ca a,b,c共面于a,与已知a,b,c不共面相矛盾, MN、PQ是异面直线 证法2:aIc=O,直线a,c确定一平面设为b Pa,Qc,Pb,Qb, PQb且Mb,MPQ 又a,b,c不共面,Nb,Nb, MN与PQ为异面直线 说明:证明两条直线异面的方法有两种 (1)用定义证明:此时需借反证法,假设两条直线不异面,根据空间两条直线的位置关系,这两条直线一定共面,即这两条直线可能相交也可能平行,然后,推导出矛盾即可 (2)用定理证明:用该法证明时,必须阐述出定理满足的条件:aa,Aa,Ba,然后可以推导出直线a与AB是
14、异面直线 典型例题十一 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 例11 已知平面a与平面b相交于直线l,在a内作直线AC,A,B为直线l上的两点在b内作直线BD求证AC和BD是异面直线 已知:平面aI平面b=l,Al,Bl,ACa,BDb,如图 求证:AC、BD是异面直线 证明:假设AC,BD不是异面直线,则它们必共面 A、B、C、D在同一平面内 即A、B、C所确定的平面a与A、B、D确定的平面b重合 这与平面aI平面b=l矛盾 AC、BD是异面直线 说明:证明两条直线为异面直线,用反证法往往比较简单 典型例题十二 例12 已知空间四边形ABCD,求证它的对角线AC和BD是
15、异面直线 证法一:如图 假设AC和BD不是异面直线,则AC和BD在同一平面内 A、B、C、D在同一平面内,即四边形ABCD是平面四边形, 这与已知条件矛盾,所以假设不成立 因此AC和BD是异面直线 证法二: 过BC和CD作一平面a,则对角线BD在平面a内 对角线AC与平面a交于BD外的一点C,即点C不在直线BD上, 且A点在平面a外 根据异面直线判定定理知:AC和BD是异面直线 说明:判定两条直线是异面直线的证明问题常用这两种方法,即(1)反证法,(2)用判定定理 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 典型例题十三 例13 已知空间四边形ABCD,ABAC,AE是DABC
16、的BC边上的高,DF是DBCD的BC边上的中线,求证:AE和DF是异面直线 证法一:如图 由题设条件可知点E、F不重合,设DBCD所在平面a DFaAaAE和DF是异面直线 EaEDF证法二: 若AE和DF不是异面直线,则AE和DF共面,设过AE、DF的平面为b (1)若E、F重合,则E是BC的中点,这与题设ABAC相矛盾 (2)若E、F不重合, BEF,CEF,EFb,BCb Ab,Db, A、B、C、D四点共面,这与题设ABCD是空间四边形相矛盾 综上,假设不成立 故AE和DF是异面直线 说明:反证法不仅应用于有关数学问题的证明,在其他方面也有广泛的应用 首先看一个有趣的实际问题: “三十
17、六口缸,九条船来装,只准装单,不准装双,你说怎么装?” 对于这个问题,同学们可试验做一做 也许你在试验几次后却无法成功时,觉得这种装法的可能性是不存在的那么你怎样才能清楚地从理论上解释这种装法是不可能呢? 用反证法可以轻易地解决这个问题假设这种装法是可行的,每条船装缸数为单数,则9个单数之和仍为单数,与36这个双数矛盾只须两句话就解决了这个问题 典型例题十四 例14 已知E、E1分别是正方体ABCD-A1B1C1D1的棱AD、A1D1的中点 大家网,全球第一学习门户!无限精彩在大家.www.TopS 求证:BEC=B1E1C1 分析:欲证两个角相等,可通过等角定理或其推论来实现 证明:如图,连
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数学 经典 例题
链接地址:https://www.31ppt.com/p-3111194.html