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专题4.3 立体几何的动态问题-2020届高考数学压轴题讲义(选填题)(原卷版)

来源:用户分享 时间:2025/5/20 22:03:15 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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一.方法综述

立体几何的动态问题是高考的热点,问题中的“不确定性”与“动感性”元素往往成为学生思考与求解问题的思维障碍,使考题的破解更具策略性、挑战性与创新性.一般立体动态问题形成的原因有动点变化、平面图形的翻折、几何体的平移和旋转以及投影与截面问题,由此引发的常见题型为动点轨迹、角度与距离的计算、面积与体积的计算、探索性问题以及有关几何量的最值求解等.此类题的求解并没有一定的模式与固定的套路可以沿用,很多学生一筹莫展,无法形成清晰的分析思路,导致该题成为学生的易失分点.究其原因,是因为学生缺乏相关学科素养和解决问题的策略造成的.

动态立体几何题在变化过程中总蕴含着某些不变的因素,因此要认真分析其变化特点,寻找不变的静态因素,从静态因素中,找到解决问题的突破口.求解动态范围的选择、填空题,有时应把这类动态的变化过程充分地展现出来,通过动态思维,观察它的变化规律,找到两个极端位置,即用特殊法求解范围.对于探究存在问题或动态范围(最值)问题,用定性分析比较难或繁时,可以引进参数,把动态问题划归为静态问题.具体地,可通过构建方程、函数或不等式等进行定量计算,以算促证. 二.解题策略

类型一 立体几何中动态问题中的角度问题

例1.【四川高考题】如图,四边形ABCD和ADPQ均为正方形,它们所在的平面互相垂直,动点M在线段PQ上,E、F分别为AB、BC的中点.设异面直线EM与AF所成的角为?,则cos?的最大值为.

【指点迷津】空间的角的问题,一种方法,代数法,只要便于建立空间直角坐标系均可建立空间直角坐标系,然后利用公式求解;另一种方法,几何法,几何问题要结合图形分析何时取得最大(小)值.当点M在P处时,EM与AF所成角为直角,此时余弦值为0(最小),当M点向左移动时,EM与AF所成角逐渐变小时,点M到达点Q时,角最小,余弦值最大. 【举一反三】

1、【四川高考题】如图,在正方体ABCD?A1B1C1D1中,点O为线段BD的中点.设点P在线段CC1上,直线OP与平面A1BD所成的角为?,则sin?的取值范围是() A.[3662222,1] B.[,1] C.[,] D.[,1] 33333修正版

2、【广东省东莞市2019届高三第二次调研】在正方体

平面

,则直线

中,E是侧面

内的动点,且

与直线AB所成角的正弦值的最小值是

A. B. C. D.

3、如图,已知平面???,?I??l,A、B是直线l上的两点,C、D是平面?内的两点,且DA?l,

CB?l,AD?3,AB?6,CB?6.P是平面?上的一动点,且直线PD,PC与平面?所成角相等,

则二面角P?BC?D的余弦值的最小值是( )

A.

类型二 立体几何中动态问题中的距离问题

【例2】【广西壮族自治区柳州市2019届高三毕业班3月模拟】如图,在正方体为1,点为线段

上的动点(包含线段端点),则下列结论错误的是( )

中,棱长

131 B. C. D.1

225修正版

A.当B.当为C.D.当

时,平面

的外接球表面为

中点时,四棱锥的最小值为时,

平面

【指点迷津】求两点间的距离或其最值.一种方法,可建立坐标系,设点的坐标,用两点间距离公式写出距离,转化为求函数的最值问题;另一种方法,几何法,根据几何图形的特点,寻找那两点间的距离最大(小),求其值. 【举一反三】

1、【河南省焦作市2018-2019学年高三三模】在棱长为4的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点E、F分别在棱AA1和AB上,且C1E⊥EF,则|AF|的最大值为( )

A. B.1 C. D.2

2.如图,已知正方体ABCD?A1B1C1D1棱长为4,点H在棱AA1上,且HA1?1,在侧面BCC1B1内作边长为1的正方形EFGC1,P是侧面BCC1B1内一动点,且点P到平面CDD1C1距离等于线段PF的长,则当点P运动时,|HP|2的最小值是( )

修正版

A.21 B.22 C.23 D.25

3、如图,在棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E为BC的中点,点P在线段D1E上,点P到直线CC1的距离的最小值为__________.

类型三 立体几何中动态问题中的面积、体积问题 【例3】在棱长为6的正方体

,则三棱锥

A. 36 B.

中,是

中点,点是面

所在的平面内的动点,且满足

的体积最大值是( )

,其底面的面积为不变的几何量,求点

C. 24 D.

【指点迷津】求几何体体积的最值,先观察几何图形三棱锥P到平面BCD的距离的最大值,选择公式,可求最值. 【举一反三】

1、《 九章算术》是我国古代数学名著,它在几何学中的研究比西方早一千多年.例如堑堵指底面为直角三角形,且侧棱垂直于底面的三棱柱;阳马指底面为矩形,一侧棱垂直于底面的四棱锥.如图,在堑堵

ABC?A1B1C1中,AC?BC,若A1A?AB?2,当阳马B?A1ACC1体积最大时,则堑堵ABC?A1B1C1的体积为( )

修正版

A. B.2 C.2 D.22 2、【黑龙江省哈尔滨市第六中学2017届高三下学期第一次模拟】已知矩形ABCD中, AB?6,BC?4, 且AE?DF,把四边形BCFE沿EF折起,使平面BCFE?平面ABCD,E,F分别是AB,CD上两动点,

若折得的几何体的体积最大,则该几何体外接球的体积为( ) A. 28? B.

83287?642? C. 32? D. 33,

,将

3、【湖南省衡阳市2019届高三二模】如图,直角三角形旋转至

位置,若二面角

的大小为,则四面体的外接球的表面积的最小值为( )

A.

B. C. D.

类型四 立体几何中动态问题中的轨迹问题 【例4】如图直三棱柱、

中,

为边长为2的等边三角形,

内部运动,并且始终有

,点、、、、分别是边平面

的中点,动点在四边形,则动点的轨迹长

度为( )

修正版

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