【2014必备】北京中国人民大学附中高考数学综合能力题选讲：第14讲 立体几何中的有关计算(含详解)
【2014必备】北京中国人民大学附中高考数学综合能力题(题型预测+范例选讲)选讲：第29讲 条件开放的探索性问
数学高考综合能力题选讲29条件开放的探索性问题题型预测探索性问题的明显特征是问题本身具有开放性及问题解决的过程中带有较强的探索性．对于条件开放的探索性问题，往往采用分析法，从结论和部分已知的条件入手，执果索因，导出所需的条件．另外，需要注意的是，这一类问题所要求的往往是问题的充分条件，而不一定是充要条件，因此，直觉联想、较好的洞察力都将有助于这一类问题的解答．范例选讲例1．在四棱锥中，四条侧棱长都相等，底面是梯形，，．为保证顶点P在底面所在平面上的射影O在梯形的外部，那么梯形需满足条件___________________（填上你认为正确的一个条件即可）．讲解：条件给我们以启示．由于四条侧棱长都相等，所以，顶点P在底面上的射影O到梯形四个顶点的距离相等．即梯形有外接圆，且外接圆的圆心就是O．显然梯形必须为等腰梯形．再看结论．结论要求这个射影在梯形的外部，事实上，我们只需找出使这个结论成立的一个充分条件即可．显然，点B、C应该在过A的直径AE的同侧．不难发现，应该为钝角三角形．故当（且AC>BC）时可满足条件．其余等价的或类似的条件可以随读者想象．点评：本题为条件探索型题目，其结论明确，需要完备使得结论成立的充分条件，可将题设和结论都视为已知条件，进行演绎推理推导出所需寻求的条件．这类题要求学生变换思维方向，有利于培养学生的逆向思维能力．例2．老师给出一个函数，四个学生甲、乙、丙、丁各指出这个函数的一个性质：甲：对于，都有；乙：在上函数递减；丙：在上函数递增；丁：不是函数的最小值．如果其中恰有三个人说得正确，请写出一个这样的函数：____________．讲解：首先看甲的话，所谓“对于，都有”，其含义即为：函数的图像关于直线对称．数形结合，不难发现：甲与丙的话相矛盾．（在对称轴的两侧，函数的单调性相反）因此，我们只需选择满足甲、乙、丁（或乙、丙、丁）条件的函数即可．如果我们希望找到满足甲、乙、丁条件的函数，则需要认识到：所谓函数在上单调递减，并不是说函数的单调递减区间只有．考虑到关于直线的对称性，我们不妨构造函数，使之在上单调递减，这样，既不与乙的话矛盾，也满足丁所说的性质．如即可．如果希望找到满足乙、丙、丁条件的函数，则分段函数是必然的选择．如．点评：本题考查学生对于函数性质的理解和掌握．思考这样的问题，常常需要从熟悉的函数（一次、二次、反比例函数，指数、对数、三角函数等）入手，另外，分段函数往往是解决问题的关键．例3．对任意函数，，可按图示构造一个数列发生器，其工作原理如下：①输入数据，经数列发生器输出；②若，则数列发生器结束工作；若，则将反馈回输入端，再输出，并依此规律继续下去．现定义．（Ⅰ）若输入，则由数列发生器产生数列．请写出数列的所有项；（Ⅱ）若要数列发生器产生一个无穷的常数数列，试求输入的初始数据的值；（Ⅲ）若输入时，产生的无穷数列满足：对任意正整数n，均有，求的取值范围．（Ⅳ）是否存在，当输入数据时，该数列发生器产生一个各项均为负数的的无穷数列．讲解：（Ⅰ）对于函数，．若，代入计算可得：，故产生的数列只有三项．（Ⅱ）要使数列发生器产生一个无穷的常数数列，实际上是对于任意的正整数，都应该有．又．所以，只需令．解得：．由于题目实际上只要求找到产生“无穷常数数列”的一个充分条件，所以，令（或2）即可．此时必有＝1（或2）．事实上，相对于本题来讲，（或2）是产生“无穷常数数列”的充要条件（这是因为函数是一一对应）．如果把函数换成，请读者思考：有多少个满足条件的初值？（Ⅲ）要使得对任意正整数n，均有，我们不妨先探索上述结论成立的一个必要条件．即．事实上，不等式的解为或．（＊）所以，或．下面我们来研究这个条件是否充分．当时，，所以，虽然有，但此时，显然不符合题意．当时，由上可知：，且不难求得，以此类推，可知，必有：对任意正整数n，均有成立．综上所述，．由及（＊），不难得知：的取值范围为．（Ⅳ）要求使得成立的初值．实质上是执果索因．令，则由不难解得．又由，可解得：．由此我们知道，如果，则必有．即与不可能同时小于0．故在本题的规则下，不可能产生各项均为负数的数列．点评：本题为条件探索型问题，执果索因，恰当运用分析法，寻找使结论成立的充分条件是解决这类问题的常用方法．。
【2014必备】北京中国人民大学附中高考数学综合能力题(题型预测+范例选讲)选讲：第03讲 指数函数与对数函数
数学高考综合能力题选讲3指数函数与对数函数题型预测指数函数与对数函数都是非常重要的初等函数，也是我们在高中阶段研究函数问题时主要的载体．其它初等函数与之相复合，所得到的新函数的定义域、值域、单调性，以及它们与不等式的综合常常成为考查的核心．范例选讲例1．已知，其中．（1）试求的定义域和值域；求出的反函数；（2）求出的反函数；（3）判断函数的奇偶性和单调性；（4）若实数满足，求的取值范围.讲解（1）由于，所以，函数的定义域为R.为求的值域，观察函数的解析式．注意到其实是一个单调函数（）和一个非单调函数（）之和，因此，的单调性并不能通过简单判断很快得到．解决这个问题，我们可以有下面的两种选择：一、从单调性的定义出发．即任取，且，比较的大小关系，这种方法留给同学自己完成．二、通过刚才的观察，很快可以看出：在上单调递增，此时，的取值范围为；当时，，因此，若令，则由，则可知：此时的取值范围为．又时，．所以，函数的值域为．所以，函数的值域为R．（2）设，则=，利用与互为倒数，可得=，所以，．所以，=，R．（3）任取R，则==，所以，函数为奇函数．任取，且，则由及指数函数的性质可知：，，所以，，即．所以，在定义域内单调递增．（4）由得：，即：结合的单调性可知：上式等价于：，解之得：．点评①定义域是研究函数的基础．求值域、判断奇偶性、单调性、研究函数图象等都应先从定义域出发．②从定义域出发，利用函数的单调性，是求函数值域常用的方法．例2．已知函数，对定义域内的任意都有成立．（1）求实数的值；（2）若当时，的取值范围恰为，求实数的值．讲解：（1）由及可得：解之得：．当时，函数无意义，所以，只有．（2）时，，其定义域为.所以，或．①若，则．为研究时的值域，可考虑在上的单调性．下证在上单调递减．任取，且，则又，所以，，即．所以，当，在上单调递减由题：时，的取值范围恰为，所以，必有，解之得：（因为，所以舍去）②若，则．又由于，所以，．此时，同上可证在上单调递增（证明过程略）．所以，在上的取值范围应为，而为常数，故的取值范围不可能恰为．所以，在这种情况下，无解．综上，符合题意的实数的值为，点评本题（2）中，充分的运用已知条件，可以减少分类讨论的次数．。
【2014必备】北京中国人民大学附中高考数学综合能力题(题型预测+范例选讲)选讲：第28讲 结论开放的探索性问
数学高考综合能力题选讲28结论开放的探索性问题题型预测探索性问题是指那些题目条件不完备、结论不明确、或者答案不唯一，给学生留有较大探索余地的试题．这一类问题立意于对发散思维能力的培养和考察，具有开放性，解法活、形式新，无法套用统一的解题模式，不仅有利于考查和区分考生的数学素质和创新能力，而且还可以有效地检测和区分考生的学习潜能，因而受到各方面的重视，近年来已成为高考试题的一个新亮点．探索性问题一般有三类：（1）探索结论的开放性问题；（2）探索条件的开放性问题；（3）探索规律（或策略）的问题．结论开放的探索性问题，往往结论不确定、不唯一，或结论需通过类比引申推广，或结论需通过特例归纳．解决这一类问题，要注意类比归纳、等价转化、数形结合等思维方法．范例选讲例1．设f(x) 是定义域为R的一个函数，给出下列五个论断：①f(x)的值域为R；②f(x)是R上的单调递减函数；③f(x)是奇函数；④f(x)在任意区间[a, b] (a<b)上的最大值为f(a)，最小值为f(b)，且f(a)> f(b)；⑤f(x)有反函数．以其中某一论断为条件，另一论断为结论（例如：⑤①），至少写出你认为正确的三个命题：.讲解：本题考察对于函数性质的理解．根据单调性的定义，不难知道：②⑤等价，又由于单调函数必有反函数，所以，不难写出三个正确命题：②⑤；④⑤；②④（或④②）．进一步思考，函数的值域与单调性、奇偶性并无直接联系，而且单调性与是否存在反函数之间也不是等价的关系．所以，可以知道，只有上述三个正确命题．例2．已知是实数，给出下列四个论断：（1）；（2）；（3）；（4）以其中的两个论断为条件，其余两个论断为结论，写出你认为正确的一个命题．__________________________________．讲解本题考查不等式的性质．显然，（1）、（2）等价，它们的含义均为：同号．在此前提之下，由（3）必可推出（4），所以，正确的命题为：（1）（3）（4）；（2）（3）（4）．点评：对于这一类只给出了一个特定的情境，而命题的条件、结论及推理论证的过程均不确定的开放性试题，应该灵活运用数学知识，回顾相近的题型、结论、方法，进行类比猜想．在给定的情境中自己去假设，去求解，去调整方法，去确定结果．例3．如右图，在正方体中，写出过顶点A的一个平面，使该平面与正方体的12条棱所成角都相等（写出你认为正确的一个平面即可，不必考虑所有可能的情况）．_____________________________讲解：正方体的12条棱共分为3组，每组有4条平行线，所以，只需考虑与过同一顶点的三条棱所成角相等即可．正方体是我们较为熟悉的基本图形，不难知道：面ADB1即符合条件（与BA、BD、BB1所成角相等）．例4．若四面体各棱的长是1或2，且该四面体不是正四面体，则其体积的值是___________________（只需写出一个可能的值）．讲解：本题为策略开放题，过程需学生自己设计．由于四面体的棱长未一一给出，首先需探求和设计符合题意的几何图形，再按图索骥，得出结论．本题只要求写出一个可能的值，所以，我们可以尽量构造相对简单、易求值的图形．如：底面为边长为1的正三角形，侧棱长均为2．不难算得，此时体积为．作为本题的延伸，我们可以考虑所有符合题意的图形．由于三角形的两边之长大于第三边，所以，组成四面体各个面的三角形中，或者只有一边长为1，或者3边长全为1．如果这些三角形中，有一个边长为1的正三角形，则将其作为底面，考虑其侧棱长，共四种情况：两边为1，一边为2；一边为1，两边长为2；三边长全为2．简单的考察不难知道，只有最后一种情况是可能的．如果这些三角形中，不存在边长为1的正三角形，则只可能有两种情况：四面体的6条棱中，只有一组相对棱的长度为1，其余棱长全为2；只有一条棱长为1，其余棱长全为2．综上，共3种情况．如图：其体积分别为：．点评：数学需要解题，但题海战术绝对不是学习数学的最佳策略．如何能够跳出题海，事半功倍，关键是找到好的切入点．从本题来说，一方面当然要最快找到一个可能的结果，另一方面，对于这种具有多重结果的结论开放性试题，抓住条件中那些影响结果的动态因素，全面考察问题的各个方面，不仅可以训练自己的思维，而且可以纵观全局，从整体上对知识的全貌有一个较好的理解．例5．规定，其中，是正整数，且，这是组合数（n，m是正整数，且）的一种推广．（Ⅰ）求的值；（Ⅱ）组合数的两个性质：①；②是否都能推广到（，是正整数）的情形？若能推广，则写出推广的形式并给出证明；若不能，则说明理由；（Ⅲ）我们知道，组合数是正整数．那么，对于，，是正整数，是否也有同样的结论？你能举出一些成立的例子吗？讲解：（Ⅰ）．（Ⅱ）一个性质是否能推广的新的数域上，首先需要研究它是否满足新的定义．从这个角度很快可以看出：性质①不能推广．例如当时，有定义，但无意义．性质②如果能够推广，那么,它的推广形式应该是：，其中，是正整数． 类比于性质①的思考方法，但从定义上是看不出矛盾的，那么，我们不妨仿造组合数性质的证明过程来证明这个结论．事实上，当时，．当时，由此，可以知道，性质②能够推广．（Ⅲ）从的定义不难知道，当且时，不成立，下面，我们将着眼点放在的情形．先从熟悉的问题入手．当时，就是组合数，故．当且时，推广和探索的一般思路是：能否把未知的情形（，且）与已知的结论相联系？一方面再一次考察定义：；另一方面，可以从具体的问题入手．由（Ⅰ）的计算过程不难知道：．另外，我们可以通过其他例子发现类似的结论．因此，将转化为可能是问题解决的途径．事实上，当时，()()()()()()()1111111!!m m m m x x m x x x m x m x x C C m m -+---+-+--+-==-=-．①若，即，则为组合数，故．②若，即时，无法通过上述方法得出结论，此时，由具体的计算不难发现：＝0……，可以猜想，此时．这个结论不难验证．事实上，当时，在这m 个连续的整数中，必存在某个数为0．所以，．综上，对于且为正整数，均有．点评：类比是创造性的“模仿”，联想是“由此及彼”的思维跳跃．在开放题的教学中，引导学生将所求的问题与熟知的信息相类比，进行多方位的联想，将式子结构、运算法则、解题方法、问题的结论等引申、推广或迁移，可由已知探索未知，由旧知探索新知，这既有利于培养学生的创新思维能力，又有利于提高学生举一反三、触类旁通的应变灵活性．。
2014年全国高考真题分类——立体几何答案
数 学 一、选择题1．A [解析] 由题意可知，该正方形旋转一周后所得的圆柱的底面半径r ＝1，高h ＝1，则该圆柱的侧面积S ＝2πrh ＝2π，故选A.2．B [解析] 设圆锥的底面圆半径为r ，底面积为S ，则L ＝2πr .由题意得136L 2h ≈13Sh ，代入S ＝πr 2化简得π≈3.类比推理，若V ≈275L 2h 时，π≈258.故选B.3．C [解析] 因为D 为BC 的中点，所以AD ⊥BC ，故AD ⊥平面BCC 1B 1，且AD ＝3，所以V 三棱锥A - B 1DC 1＝13S △B 1DC 1×AD ＝13×12B 1C 1×BB 1×AD ＝13×12×2×3×3＝1.4．A [解析] 如图所示，由三视图可知该几何体是棱长为2的正方体截去两个小三棱锥后余下的部分，其体积V ＝8－2×13×12×1×1×1＝233.图1-35．D [解析] 由三视图可知，该几何体的正视图显然是一个直角三角形(三个顶点坐标分别是(0，0，2)，(0，2，0)，(0，2，2))且内有一虚线(一锐角顶点与一直角边中点的连线)，故正视图是④；俯视图是一个斜三角形，三个顶点坐标分别是(0，0，0)，(2，2，0)，(1，2，0)，故俯视图是②.故选D.6．B [解析] 由三视图可知，石材为一个三棱柱(相对应的长方体的一半)，故可知能得到的最大球为三棱柱的内切球．由题意可知正视图三角形的内切圆的半径即为球的半径，可得R ＝6＋8－102＝2.7．C [解析] 根据三视图可知，该几何体是正方体切去两个体积相等的圆柱的四分之一后余下的部分，故该几何体体积V ＝23－12×π×12×2＝8－π.8．B [解析] 此几何体是由长方体与三棱柱组合而成的，其体积为6×4×3＋12×3×4×3＝90 cm 3，故选B.9．C [解析] 该零件是一个由两个圆柱组成的组合体，其体积V ＝π×32×2＋π×22×4＝34π(cm 3)，原毛坯的体积V 毛坯＝π×32×6＝54π(cm 3)，被切部分的体积V 切＝V 毛坯－V ＝54π－34π＝20π(cm 3)，所以V 切V 毛坯＝20π54π＝1027.10．B [解析] 从俯视图为矩形可以看出，此几何体不可能是三棱锥或四棱锥，其直观图如图，是一个三棱柱．11、D [解析] 由图可知，三棱锥的底面为边长为2的正三角形，左侧面垂直于底面，且为边长为2的正三角形，所以该三棱锥的底面积S ＝12×2×3，高h ＝3，所以其体积V＝13Sh ＝13×3×3＝1，故选D.12．C [解析] 由三视图可知该几何体是由一个直三棱柱去掉一个三棱锥得到的．三棱柱的底面是一个两直角边长分别为3和4的直角三角形，高为5；截去的锥体的底面是两直角边的长分别为3和4的直角三角形，高为3，所以该几何体的体积为V ＝12×3×4×5－13×12×3×4×3＝24.13．B [解析] 由题可知，若m ∥α，n ∥α，则m 与n 平行、相交或异面，所以A 错误；若m ⊥α，n ⊂α，则m ⊥n ，故B 正确；若m ⊥α，m ⊥n ，则n ∥α或n ⊂α，故C 错误；若m ∥α，m ⊥n ，则n ∥α或n ⊥α或n 与α相交，故D 错误．14．C [解析] A ，B ，D 中m 与平面α可能平行、相交或m 在平面内α；对于C ，若m ⊥β，n ⊥β，则m ∥n ，而n ⊥α，所以m ⊥α.故选C.15．B [解析] 由三视图可知，石材为一个三棱柱(相对应的长方体的一半)，故可知能得到的最大球为三棱柱的内切球．由题意可知正视图三角形的内切圆的半径即为球的半径，可得R ＝6＋8－102＝2.16．C [解析] 由题意可知，旋转体是一个底面半径为1，高为1的圆柱，故其侧面积为2π×1×1＝2π.17．A [解析] 如图所示，因为正四棱锥的底面边长为2，所以AE ＝12AC ＝ 2.设球心为O ，球的半径为R ，则OE ＝4－R ，OA ＝R .又因为△AOE 为直角三角形，所以OA 2＝OE 2＋AE 2，即R 2＝(4－R )2＋2，解得R ＝94，所以该球的表面积S ＝4πR 2＝4π⎝⎛⎭⎫942＝81π4.18．D [解析] 由勾股定理得BC ＝20 m ．如图，过P 点作PD ⊥BC 于D ，连接AD ，则由点A 观察点P 的仰角θ＝∠P AD ，tan θ＝PDAD.设PD ＝x ，则DC ＝3x ，BD ＝20－3x ，在Rt △ABD 中，AD ＝152＋（20－3x ）2＝625－403x ＋3x 2，所以tan θ＝x625－403x ＋3x 2＝1625x 2－403x＋3＝1625⎝⎛⎭⎫1x －2036252＋2725≤539，故tan θ的最大值为539，故选D.19．B [解析] 如图所示，取CF ，则EF ∥BD ，故EF 与CE 所成的角即为异面直线CE 与BD 所成的角．设正四面体的棱长为2，则CE ＝CF ＝3，EF＝1.在△CEF 中，cos ∠CEF ＝CE 2＋EF 2－CF 22CE ·EF ＝3＋1－32×3×1＝36，所以异面直线CE 与BD所成角的余弦值为36.图1-1二、填空题1、22 [解析] 该三棱锥的直观图如图所示，并且PB ⊥平面ABC ，PB ＝2，AB ＝2，AC ＝BC ＝2，P A ＝22＋22＝22，PC ＝22＋（2）2＝6，故P A 最长．2、.20π3[解析] 由三视图可知，该几何体为圆柱与圆锥的组合体，其体积V ＝π×12×4＋13π×22×2＝20π3.3、.32 [解析] 因为S 1S 2＝πr 21πr 22＝r 21r 22＝94，所以r 1r 2＝32.又圆柱的侧面积S 侧＝2πrh ，所以S 侧1＝2πr 1h 1＝S 侧2＝2πr 2h 2，则h 1h 2＝r 2r 1＝23，故V 1V 2＝S 1h 1S 2h 2＝94×23＝32.4．12 [解析] 设该六棱锥的高是h .根据体积公式得，V ＝13×12×2×3×6×h ，解得h＝1，则侧面三角形的高为1＋（3）2＝2，所以侧面积S ＝12×2×2×6＝12.三、综合题1、（安徽）解析：(1)证明：因为BC ∥平面GEFH ，BC ⊂平面PBC ，且平面PBC ∩平面GEFH ＝GH ，所以GH ∥BC .同理可证EF ∥BC ，因此GH ∥EF .(2)连接AC ，BD 交于点O ，BD 交EF 于点K ，连接OP ，GK .因为P A ＝PC ，O 是AC 的中点，所以PO ⊥AC ，同理可得PO ⊥BD .又BD ∩AC ＝O ，且AC ，BD 都在平面ABCD 内，所以PO ⊥平面ABCD .又因为平面GEFH ⊥平面ABCD ，且PO ⊄平面GEFH ，所以PO ∥平面GEFH . 因为平面PBD ∩平面GEFH ＝GK ， 所以PO ∥GK ，所以GK ⊥平面ABCD . 又EF ⊂平面ABCD ，所以GK ⊥EF ， 所以GK 是梯形GEFH 的高．由AB ＝8，EB ＝2得EB ∶AB ＝KB ∶DB ＝1∶4，从而KB ＝14DB ＝12OB ，即K 是OB 的中点．再由PO ∥GK 得GK ＝12PO ，所以G 是PB 的中点，且GH ＝12BC ＝4.由已知可得OB ＝42，PO ＝PB 2－OB 2＝68－32＝6，所以GK ＝3，故四边形GEFH 的面积S ＝GH ＋EF 2·GK ＝4＋82×3＝18.2、（重庆）解析：(1)证明：如图所示，因为四边形ABCD 为菱形，O 为菱形的中心，连接OB ，则AO ⊥OB .因为∠BAD ＝π3，所以OB ＝AB ·sin ∠OAB ＝2sin π6＝1.又因为BM ＝12，且∠OBM ＝π3，在△OBM 中，OM 2＝OB 2＋BM 2－2OB ·BM ·cos ∠OBM＝12＋⎝⎛⎭⎫122－2×1×12×cos π3＝34，所以OB 2＝OM 2＋BM 2，故OM ⊥BM .又PO ⊥底面ABCD ，所以PO ⊥BC .从而BC 与平面POM 内的两条相交直线OM ，PO 都垂直，所以BC ⊥平面POM .(2)由(1)可得，OA ＝AB ·cos ∠OAB ＝2×cos 6＝ 3.设PO ＝a ，由PO ⊥底面ABCD ，知△POA 为直角三角形，故P A 2＝PO 2＋OA 2＝a 2＋3.又△POM 也是直角三角形，故PM 2＝PO 2＋OM 2＝a 2＋34.连接AM ，在△ABM 中，AM 2＝AB 2＋BM 2－2AB ·BM ·cos ∠ABM ＝22＋⎝⎛⎭⎫122－2×2×12×cos 2π3＝214. 由已知MP ⊥AP ，故△APM 为直角三角形，则P A 2＋PM 2＝AM 2，即a 2＋3＋a 2＋34＝214，解得a ＝32或a ＝－32(舍去)，即PO ＝32.此时S 四边形ABMO ＝S △AOB ＋S △OMB ＝12·AO ·OB ＋12·BM ·OM ＝12×3×1＋12×12×32 ＝5 38.所以四棱锥P -ABMO 的体积V 四棱锥P -ABMO ＝13·S 四边形ABMO·PO ＝13×5 38×32＝516.3、（陕西）解析：(1)由该四面体的三视图可知，BD ⊥DC ，BD ⊥AD ，AD ⊥DC ，BD ＝DC ＝2，AD ＝1， ∴AD ⊥平面BDC ，∴四面体ABCD 的体积V ＝13×12×2×2×1＝23.(2)证明：∵BC ∥平面EFGH ，平面EFGH ∩平面BDC ＝FG ，平面EFGH ∩ 平面ABC＝EH ，∴BC ∥FG ，BC ∥EH ，∴FG ∥EH .同理EF ∥AD ，HG ∥AD ，∴EF ∥HG ， ∴四边形EFGH 是平行四边形．又∵AD ⊥平面BDC ，∴AD ⊥BC ，∴EF ⊥FG ， ∴四边形EFGH 是矩形．4（湖南）解析、连接BD ，由题设知，△ABD 是正三角形，又E 是AB 的中点，所以DE ⊥AB .而DO ∩DE ＝D(2)因为BC ∥AD ，所以ADO 是BC 与OD 所成的角．由(1)知，AB ⊥平面ODE ，所以AB ⊥OE .又DE ⊥AB ，于是∠DEO 是二面角α-MN -β的平面角，从而∠DEO ＝60°.不妨设AB ＝2，则AD ＝2，易知DE ＝ 3.在Rt △DOE 中，DO ＝DE ·sin 60°＝32.连接AO ，在Rt △AOD 中，cos ∠ADO ＝DO AD ＝322＝34.故异面直线BC 与OD 所成角的余弦值为34.5、（新课标全国ＩＩ）解析：(1)证明：设BD 与AC 的交点为O ，连接EO .因为ABCD 为矩形，所以O 为BD 的中点． 又E 为PD 的中点，所以EO ∥PB . EO ⊂平面AEC ，PB ⊄平面AEC ， 所以PB ∥平面AEC .(2)V ＝13×12×P A ×AB ×AD ＝36AB ，由V ＝34，可得AB ＝32. 作AH ⊥PB 交PB 于点H .由题设知BC ⊥平面P AB ，所以BC ⊥AH ， 因为PB ∩BC ＝B ，所以AH ⊥平面PBC . 又AH ＝P A ·AB PB ＝31313，所以点A 到平面PBC 的距离为31313.6、(北京)解析：(1)证明：在三棱柱ABC - A 1B 1C 1中，BB 1⊥底面ABC ，所以BB 1⊥AB . 又因为AB ⊥BC ，所以AB ⊥平面B 1BCC 1.所以平面ABE ⊥平面B 1BCC 1.(2)证明：取AB 的中点G ，连接EG ，FG .因为E ，F ，G 分别是A 1C 1，BC ，AB 的中点， 所以FG ∥AC ，且FG ＝12AC ，EC 1＝12A 1C 1.因为AC ∥A 1C 1，且AC ＝A 1C 1，所以FG ∥EC 1，且FG ＝EC 1， 所以四边形FGEC 1为平行四边形， 所以C 1F ∥EG .又因为EG ⊂平面ABE ，C 1F ⊄平面ABE ， 所以C 1F ∥平面ABE .(3)因为AA 1＝AC ＝2，BC ＝1，AB ⊥BC ， 所以AB ＝AC 2－BC 2＝ 3. 所以三棱锥E - ABC 的体积V ＝13S △ABC ·AA 1＝13×12×3×1×2＝33.图1-67、（福建）解析：方法一：(1)证明：∵AB ⊥平面BCD ，CD ⊂平面BCD ， ∴AB ⊥CD .又∵CD ⊥BD ，AB ∩BD ＝B ，AB ⊂平面ABD ，BD ⊂平面ABD ， ∴CD ⊥平面ABD .(2)由AB ⊥平面BCD ，得AB ⊥BD .∵AB ＝BD ＝1，∴S △ABD ＝12.∵M 是AD 的中点， ∴S △ABM ＝12S △ABD ＝14.由(1)知，CD ⊥平面ABD ，∴三棱锥C - ABM 的高h ＝CD ＝1，因此三棱锥A - MBC 的体积 V A - MBC ＝V C ABM＝13S △ABM ·h ＝112.方法二：(1)同方法一．(2)由AB ⊥平面BCD ，得平面ABD ⊥平面BCD .且平面ABD ∩平面BCD ＝BD .如图所示，过点M 作MN ⊥BD 交BD 于点N ， 则MN ⊥平面BCD ，且MN ＝12AB ＝12.又CD ⊥BD ，BD ＝CD ＝1，∴S △BCD ＝12.∴三棱锥A - MBC 的体积V A MBC ＝V A BCD －V M BCD ＝13AB ·S △BCD －13MN ·S △BCD ＝112. 8、（广东）解析：9、（湖北）解析：证明：(1)连接AD 1，由ABCD - A 1B 1C 1D 1是正方体，知AD 1∥BC 1.因为F ，P 分别是AD ，DD 1的中点，所以FP ∥AD 1. 从而BC 1∥FP .而FP ⊂平面EFPQ ，且BC 1⊄平面EFPQ ， 故直线BC 1∥平面EFPQ .(2)如图，连接AC ，BD ，A 1C 1，则AC ⊥BD . 由CC 1⊥平面ABCD ，BD ⊂平面ABCD ， 可得CC 1⊥BD .又AC ∩CC 1＝C ，所以BD ⊥平面ACC 1A 1. 而AC 1⊂平面ACC 1A 1，所以BD ⊥AC 1.因为M ，N 分别是A 1B 1，A 1D 1的中点，所以MN ∥同理可证PN ⊥AC 1.又PN ∩MN ＝N ，所以直线AC 1⊥平面PQMN.00:(1):,,,,,,,,,,,,,.11(2),,60,30,==,22,PD ABCD PD PCD PCD ABCD PCD ABCD CD MD ABCD MD CD MD PCD CF PCD CF MD CF MF MD MF MDF MD MF M CF MDF CF MDF CF DF PCD CDF CF CD DE EF DC D ⊥⊂∴⊥=⊂⊥∴⊥⊂∴⊥⊥⊂=∴⊥⊥∴⊥∠=∴∠=∴解证明平面平面平面平面平面平面平面平面又平面平面平面又易知从而∥2112,,2211.33CDE M CDE CDE CF DE PE S CD DE P CP MD VS MD ∆-∆=∴=∴==⋅=====∴=⋅==10、（上海）解析：11、（江苏）解析：证明： (1)因为D ，E 分别为棱PC ，AC 的中点， 所以DE ∥P A .又因为P A ⊄平面DEF ，DE ⊂平面DEF ， 所以直线P A ∥平面DEF .(2)因为D ，E ，F 分别为棱PC ，AC ，AB 的中点，P A ＝6，BC ＝8，所以DE ∥P A ，DE ＝12P A ＝3，EF ＝12BC ＝4.又因为DF ＝5，所以DF 2＝DE 2＋EF 2，所以∠DEF ＝90°，即DE ⊥EF .又P A ⊥AC ，DE ∥P A ， 所以DE ⊥AC .因为AC ∩EF ＝E ，AC ⊂平面ABC ，EF ⊂平面ABC ， 所以DE ⊥平面ABC . 又DE ⊂平面BDE ，所以平面BDE ⊥平面ABC .12、（山东）解析：证明：(1)设AC ∩BE ＝O ，连接OF ，EC .由于E 为AD 的中点，AB ＝BC ＝12AD ，AD ∥BC ，所以AE ∥BC ，AE ＝AB ＝BC ， 所以O 为AC 的中点．又在△P AC 中，F 为PC 的中点，所以AP ∥OF . 又OF ⊂平面BEF ，AP ⊄平面BEF ， 所以AP ∥平面BEF .(2)由题意知，ED ∥BC ，ED ＝BC ，所以四边形BCDE 为平行四边形， 所以BE ∥CD .又AP ⊥平面PCD ，所以AP ⊥CD ，所以AP ⊥BE . 因为四边形ABCE 为菱形， 所以BE ⊥AC .又AP ∩AC ＝A ，AP ，AC ⊂平面P AC ， 所以BE ⊥平面P AC .13、（江西）解析：(1)证明：由AA 1⊥BC 知BB 1⊥BC .又BB 1⊥A 1B ，故BB 1⊥平面BCA 1，所以BB 1⊥A 1C .又BB 1∥CC 1，所以A 1C ⊥CC 1. (2)方法一：设AA 1＝x .在Rt △A 1BB 1中，A 1B ＝A 1B 21－BB 21＝4－x 2.同理，A 1C ＝A 1C 21－CC 21＝3－x 2. 在△A 1BC 中，cos ∠BA 1C ＝A 1B 2＋A 1C 2－BC 22A 1B ·A 1C ＝－x 2（4－x 2）（3－x 2），sin ∠BA 1C ＝12－7x 2（4－x 2）（3－x 2），所以S △A 1BC ＝12A 1B ·A 1C ·sin ∠BA 1C ＝12－7x 22.从而三棱柱ABC - A 1B 1C 1的体积V ＝S 直·l ＝S △A 1BC ·AA 1＝x 12－7x 22.因为x 12－7x 2＝12x 2－7x 4＝－7⎝⎛⎭⎫x 2－672＋367，所以当x ＝67＝427，即AA 1＝427时，体积V 取到最大值377.(2)方法二：过A 1作BC 的垂线，垂足为D ，连接AD .由AA 1⊥BC ，A 1D ⊥BC ，得BC ⊥平面AA 1D ，故BC ⊥AD .又∠BAC ＝90°，所以S △ABC ＝12AD ·BC ＝12AB ·AC ，得AD ＝2217.设AA 1＝x .在Rt △AA 1D 中，A 1D ＝AD 2－AA 21＝127－x 2，S △A 1BC ＝12A 1D ·BC ＝12－7x 22.从而三棱柱ABC - A 1B 1C 1的体积V ＝S 直·l ＝S △A 1BC ·AA 1＝x 12－7x 22.因为x 12－7x 2＝12x 2－7x 4＝－7⎝⎛⎭⎫x 2－672＋367，所以当x ＝67＝427，即AA 1＝427时，体积V 取到最大值377.14、(辽宁）解析解：(1)证明：由已知得△ABC ≌△DBC ，因此AC ＝DC .又G 为AD 的中点，所以CG ⊥AD ，同理BG ⊥AD .又BG ∩CG ＝G ，所以AD ⊥平面BGC . 又EF ∥AD ，所以EF ⊥平面BCG .(2)在平面ABC 内，作AO ⊥CB ，交CB 延长线于点O . 由平面ABC ⊥平面BCD ，知AO ⊥平面BDC .又G 为AD 的中点，所以G 到平面BDC 的距离h 是AO 在△AOB 中，AO ＝AB ·sin 60°＝3，所以V 三棱锥D -BCG ＝V 三棱锥G -BCD ＝13·S △DBC ·h ＝13×12·BD ·BC ·sin 120°·32＝12.15、（全国新课标Ｉ）解析：解：(1)证明：由已知得△ABC ≌△DBC ，因此AC ＝DC .又G 为AD 的中点，所以CG ⊥AD ，同理BG ⊥AD .又BG ∩CG ＝G ，所以AD ⊥平面BGC . 又EF ∥AD ，所以EF ⊥平面BCG .(2)在平面ABC 内，作AO ⊥CB ，交CB 延长线于点O . 由平面ABC ⊥平面BCD ，知AO ⊥平面BDC .又G 为AD 的中点，所以G 到平面BDC 的距离h 是AO 在△AOB 中，AO ＝AB ·sin 60°＝3，所以V 三棱锥D -BCG ＝V 三棱锥G -BCD ＝13·S △DBC ·h ＝13×12·BD ·BC ·sin 120°·32＝12. ．因为侧面BB 1C 1C 为菱形，所以B 1C ⊥BC 1. 又AO ⊥平面BB 1C 1C ，所以B 1C ⊥AO ， 由于BC 1∩AO ＝O ，故B 1C ⊥平面ABO . 由于AB ⊂平面ABO ，故B 1C ⊥AB .(2)作OD ⊥BC ，垂足为D ，连接AD .作OH ⊥AD ，垂足为H . 由于BC ⊥AO ，BC ⊥OD ，且AO ∩OD ＝O ， 故BC ⊥平面AOD ，所以OH ⊥BC . 又OH ⊥AD ，且AD ∩BC ＝D ， 所以OH ⊥平面ABC .因为∠CBB 1＝60°，所以△CBB 1为等边三角形，又BC ＝1，可得OD ＝34. 因为AC ⊥AB 1，所以OA ＝12B 1C ＝12.由OH ·AD ＝OD ·OA ，且AD ＝OD 2＋OA 2＝74，得OH ＝2114. 又O 为B 1C 的中点，所以点B 1到平面ABC 的距离为217.故三棱柱ABC - A 1B 1C 1的高为217.16、（四川）解析：(1)证明：因为四边形ABB 1A 1和ACC 1A 1都是矩形，所以AA 1⊥AB ，AA 1⊥AC .因为AB ，AC 为平面ABC 内的两条相交直线， 所以AA 1⊥平面ABC .因为直线BC ⊂平面ABC ，所以AA 1⊥BC .又由已知，AC ⊥BC ，AA 1，AC 为平面ACC 1A 1内的两条相交直线， 所以BC ⊥平面ACC 1A 1.(2)取线段AB 的中点M ，连接A 11，设O 为A 1C ，AC 1的交点．由已知，O 为AC 1的中点．连接MD ，OE ，则MD ，OE 分别为△ABC ，△ACC 1的中位线，所以MD 綊12AC ，OE 綊12AC ，因此MD 綊OE .连接OM ，从而四边形MDEO 为平行四边形，所以DE ∥MO . 因为直线DE ⊄平面A 1MC ，MO ⊂平面A 1MC . 所以直线DE ∥平面A 1MC .即线段AB 上存在一点M (线段AB 的中点)，使直线DE ∥平面A 1MC .17、（天津）解析：(1)证明：如图所示，取PB 中点M ，连接MF ，AM .因为F 为PC 中点，所以MF ∥BC ，且MF ＝12BC .由已知有BC ∥AD ，BC ＝AD ，又由于E 为AD 中点，因而MF ∥AE 且MF ＝AE ， 故四边形AMFE 为平行四边形，所以EF ∥AM .又AM ⊂平面P AB ，而EF ⊄平面P AB ， 所以EF ∥平面P AB .(2)(i)证明：连接PE ，BE.因为P A ＝PD ，BA ＝BD ，而E 为AD 中点，所以PE ⊥AD ，BE ⊥AD ，所以∠PEB 为二面角P - AD -B 的平面角．在△P AD 中，由P A ＝PD ＝5，AD ＝2，可解得PE ＝2. 在△ABD 中，由BA ＝BD ＝2，AD ＝2，可解得BE ＝1. 在△PEB 中，PE ＝2，BE ＝1，∠PEB ＝60˚，由余弦定理，可解得PB ＝3，从而∠PBE ＝90˚，即BE ⊥PB .又BC ∥AD ，BE ⊥AD ， 从而BE ⊥BC，因此BE ⊥平面PBC .又BE ⊂平面ABCD ， 所以平面PBC ⊥平面ABCD .(ii)连接BF ，由(i)知，BE ⊥平面PBC ，所以∠EFB 为直线EF 与平面PBC 所成的角．由PB ＝3及已知，得∠ABP 为直角，而MB ＝12PB ＝32，可得AM ＝112，故EF ＝112.又BE ＝1，故在直角三角形EBF 中，sin ∠EFB ＝BE EF ＝21111.所以直线EF 与平面PBC 所成角的正弦值为21111.18、（浙江）解析：(1)证明：连接BD ，在直角梯形BCDE 中，由DE ＝BE ＝1，CD ＝2，得BD ＝BC ＝2，由AC ＝2，AB ＝2，得AB 2＝AC 2＋BC 2，即AC ⊥BC .又平面ABC ⊥平面BCDE ，从而AC ⊥平面BCDE .(2)在直角梯形BCDE 中，由BD ＝BC ＝2，DC ＝2，得BD ⊥BC .又平面ABC ⊥平面BCDE ，所以BD ⊥平面ABC .作EF ∥BD ，与CB 的延长线交于点F ，连接AF ，则EF ⊥平面ABC . 所以∠EAF 是直线AE 与平面ABC 所成的角．在Rt △BEF 中，由EB ＝1，∠EBF ＝π4，得EF ＝22，BF ＝22；在Rt △ACF 中，由AC ＝2，CF ＝322，得AF ＝262. 在Rt △AEF 中，由EF ＝22，AF ＝262， 得tan ∠EAF ＝1313. 所以，直线AE 与平面ABC 所成的角的正切值是1313.19．（全国券）解析：．解：方法一：(1)证明：因为A 1D ⊥平面ABC ，A 1D ⊂平面AA 1C 1C ，故平面AA 1C 1C ⊥平面ABC .又BC ⊥AC ，平面AA 1C 1C ∩平面ABC ＝AC ，所以BC ⊥平面AA 1C 1C .连接A 1C ，因为侧面AA 1C 1C 为菱形，故AC 1⊥A 1C . 由三垂线定理得AC 1⊥A 1B .(2)BC ⊥平面AA 1C 1C ，BC ⊂平面BCC 1B 1， 故平面AA 1C 1C ⊥平面BCC 1B 1.作A 1E ⊥CC 1，E 为垂足，则A 1E ⊥平面BCC 1B 1.又直线AA 1∥平面BCC 1B 1，因而A 1E 为直线AA 1与平面BCC 1B 1的距离，即A 1E ＝ 3. 因为A 1C 为∠ACC 1的平分线，故A 1D ＝A 1E ＝ 3.作DF ⊥AB ，F 为垂足，连接A 1F .由三垂线定理得A 1F ⊥AB ， 故∠A 1FD 为二面角A 1 AB C 的平面角．由AD ＝AA 21－A 1D 2＝1，得D 为AC 中点，所以DF ＝55，tan ∠A 1FD ＝A 1DDF＝15， 所以cos ∠A 1FD ＝14.所以二面角A 1 AB C 的大小为arccos 14.。
【2014必备】北京中国人民大学附中高考数学综合能力题(题型预测+范例选讲)选讲：第14讲 立体几何中的有关计
数学高考综合能力题选讲14立体几何中的有关计算题型预测立体几何中的计算主要是求角和距离．其中二面角的平面角和点到平面的距离（体积）常常作为考查的重点．范例选讲例1 长方体中，，，是侧棱中点．（1）求直线与平面所成角的大小；（2）求二面角的大小；（3）求三棱锥的体积．讲解：（1）要求线面所成角，首先需要找到这个角，为此，我们应该先作出面的一条垂线．不难发现，正为所求．由长方体知：，又，所以，．在矩形中，为中点且，，所以，，所以，为等腰直角三角形，．所以，面．所以，就是直线与平面所成的角，为．（2）要作出二面角的平面角，一般的思路是最好能找到其中一个面的一条垂线，则可利用三垂线定理（或逆定理）将其作出．注意到，所以，面，所以，只需在内过点作于F ，则面．过作于G ，连EG ，则就是二面角的平面角．在中，，所以，．在中，．在中，．所以，二面角的平面角的大小为．（3）要求三棱锥的体积，注意到（2）中已经求出了点到平面的距离EF ．所以，．另一方面，也可以利用等积转化．因为，所以，．所以，点A 到平的距离就等于点到平的距离．所以，6161311111111111111=⋅⋅=⋅===∆---C D B C EB C D S V V V EBC EBC D E D C B E D C A ．点评：求角的一般方法是：先作出所求角，然后再解三角形．利用三垂线定理作出二面角的平面角是很常用的方法．例2如图：三棱台中，侧棱⊥底面，，，，直线与所成的角等于60°．（1）求二面角的大小；（2）求点到平面的距离．讲解无论从已知（直线与所成的角等于60°）的角度还是从所求（二面角）的角度，过作的平行线都是当然之举．在平面中，过作交于点，连接，则就是直线与所成的角．所以，．又因为⊥底面，所以，⊥底面．在平面内过点作于，连，则，所以，就是二面角的平面角．在中，．在Rt中，．在Rt中，．在Rt中，．所以，二面角的平面角的大小为：．（2）由为中点，故点B到平面的距离等于点D到平面的距离的2倍，作于H．由（1）知，所以，，所以，，所以，就是点D到平面的距离．在Rt中，．所以，点B到平面的距离等于．另外，我们也可以用体积法求出这个距离．设点B到平面的距离为．则由及，可得：．所以，点B到平面的距离等于．点评等积变形是求体积和求距离时常用的方法．。
北京中国人民大学附中高考数学综合能力题选讲 建构数列模型的应用性问题（含详解）
建构数列模型的应用性问题题型预测数列作为特殊的函数，在高中数学中占有相当重要的位置，涉及实际应用的问题广泛而多样，如：增长率、银行信贷等．解答这一类问题，要充分应用观察、归纳、猜想的手段，注意其间的递推关系，建立出等差、等比、或递推数列的模型．建立数列的递推关系来解题将有可能成为高考命题革新的一个方向．范例选讲例1．某县位于沙漠边缘，当地居民与风沙进行着艰苦的斗争，到2000年底全县的绿地已占全县总面积的30%．从202X 年起，市政府决定加大植树造林、开辟绿地的力度，则每年有16%的原沙漠地带变成了绿地，但同时，原有绿地的4%又被侵蚀，变成了沙漠．（Ⅰ）在这种政策之下，是否有可能在将来的某一年，全县绿地面积超过80%（Ⅱ）至少在多少年底，该县的绿地面积才能超过全县总面积的60%讲解：本题为实际问题，首先应该读懂题意，搞清研究对象，然后把它转化为数学问题．不难看出，这是一道数列型应用问题．因此，我们可以设：全县面积为1，记2000年底的全县绿地面积占总面积的百分比为0a ，经过n 年后全县绿地面积占总面积的百分比为n a ，则我们所要回答的问题就是：（Ⅰ）是否存在自然数n ，使得n a >80%（Ⅱ）求使得n a >60%成立的最小的自然数n为了解决这些问题，我们可以根据题意，列出数列{}n a 的相邻项之间的函数关系，然后由此递推公式出发，设法求出这个数列的通项公式． 由题可知：0330%10a ==， ()()254541%16%411+=-+-=+n n n n a a a a 所以，当1n ≥时，254541+=-n n a a ，两式作差得： ()1154-+-=-n n n n a a a a 又100004441152525510a a a a a ⎛⎫-=+-=-= ⎪⎝⎭，所以，数列{}1n n a a --是以10110a a -=为首项，以54为公比的等比数列． 所以，()()()112100n n n n n a a a a a a a a ---=-+-++-+14(1())3414105()41052515n n -=+=-⋅- 由上式可知：对于任意N n ∈，均有54<n a ．即全县绿地面积不可能超过总面积的80%． （Ⅱ）令53>n a ，得42()55n <， 由指数函数的性质可知：()4()5n g n =随n 的增大而单调递减，因此，我们只需从0n =开始验证，直到找到第一个使得42()55n <的自然数n 即为所求． 验证可知：当0,1,2,3,4n =时，均有42()55n >，而当5n =时，42()0.3276855n =<， 由指数函数的单调性可知：当5n ≥时，均有42()55n <． 所以，从2000年底开始，5年后，即202X 年底，全县绿地面积才开始超过总面积的60%． 点评：（Ⅱ）中，也可通过估值的方法来确定n 的值．例2．某人计划年初向银行贷款10万元用于买房．他选择10年期贷款，偿还贷款的方式为：分10次等额归还，每年一次，并从借后次年年初开始归还，若10年期贷款的年利率为4％，且每年利息均按复利计算（即本年的利息计入次年的本金生息），问每年应还多少元（精确到1元）讲解：作为解决这个问题的第一步，我们首先需要明确的是：如果不考虑其它因素，同等款额的钱在不同时期的价值是不同的．比如说：现在的10元钱，其价值应该大于1年后的10元钱．原因在于：现在的10元钱，在1年的时间内要产生利息．在此基础上，这个问题，有两种思考的方法：法1．如果注意到按照贷款的规定，在贷款全部还清时，10万元贷款的价值，与这个人还款的价值总额应该相等．则我们可以考虑把所有的款项都转化到同一时间（即贷款全部付清时）去计算．10万元，在10年后（即贷款全部付清时）的价值为()1051014%+元． 设每年还款元．则第1次偿还的元，在贷款全部付清时的价值为()914%x +； 第2次偿还的元，在贷款全部付清时的价值为()814%x +；……；第10次偿还的元，在贷款全部付清时的价值为x 元．于是：105×14％10= 14％91＋4％8＋1＋4％7…由等比数列求和公式可得：105101.04-110 1.04=1.04-1x ⨯⋅．其中 10102341.04=(1+0.04)=1+100.04+450.04+1200.04+2100.04+1.4802⨯⨯⨯⨯≈ 所以，510 1.48020.04=123300.4802x ⨯⨯≈ 法2．从另一个角度思考，我们可以分步计算．考虑这个人在每年还款后还欠银行多少钱．仍然设每年还款元．则第一年还款后，欠银行的余额为：()51014%x ⎡⎤+-⎣⎦元；如果设第年还款后，欠银行的余额为k a 元，则()114%k k a a x -=+-．不难得出：10a ＝105×14％10－14％9－1＋4％8－1＋4％7－…－另一方面，按道理，第10次还款后，这个人已经把贷款全部还清了，故有100a =．由此布列方程，得到同样的结果．点评：存、贷款问题为典型的数列应用题，解决问题的关键在于：1．分清单利、复利（即等差与等比）；2．寻找好的切入点（如本题的两种不同的思考方法），恰当转化．例3．将四边形的每条边都涂以红、黄、蓝三种颜色中的一种，要使得相邻的边的颜色互不相同，有多少种不同的涂色方法讲解：本题从表面上看是排列组合的问题，与数列没有关系，但直接考虑并不简单，为此，我们考虑更一般的问题（即对于n 边形的涂色问题），并建构如下递推数列的模型：设n 边形（各边依次为12,,,n a a a …）满足条件的涂色方法有n b 种．考虑n ＋1边形的涂法：从边1a 开始考虑，对于1a ，有3种涂法；对于边2a ，由于要不同于边1a ，故有2种涂法；……；对于n a ，有2种涂法；最后考虑边1n a +，如果不考虑这条边是否与边1a 同色，则也应该有2种涂法，故涂法种数为32n⨯．上述涂色的方法中，包括两种，第一种是边1n a +与边1a 的颜色不同，这种涂色方法恰好符合题意，其总数应该为1n b +；第二种是边1n a +与边1a 的颜色相同，对于这一种涂色方法，如果我们把边1n a +与边1a 看作是同一条边，则其涂色方法也满足题目中对于n 边形的要求，故涂色方法总数应该为n b ．由此，不难得出： 132n n n b b ++=⨯．所以，11132n n n b b -+--=⨯．另一方面，显然有33216b =⨯⨯=．所以，()()()21212121235332123321 3232323222k k k k k k k k b b b b b b b b ++-----+=-+-++-+=⨯+⨯++⨯+⨯=- 222213222k k k k b b +=⨯-=+，(),2k N k ∈≥且显然，418b =．点评：本题的难点在于递推数列模型的建立．一般来说，数列型应用题的特点是：与n 有关．。
北京北京大学附属中学高考数学高考数学压轴题 立体几何多选题分类精编附解析
北京北京大学附属中学高考数学高考数学压轴题 立体几何多选题分类精编附解析一、立体几何多选题1．已知正方体1111 ABCD A B C D -的棱长为2，M 为1DD 的中点，N 为正方形ABCD 所在平面内一动点，则下列命题正确的有（ ）A ．若2MN =，则MN 的中点的轨迹所围成图形的面积为πB ．若N 到直线1BB 与直线DC 的距离相等，则N 的轨迹为抛物线C ．若1D N 与AB 所成的角为3π，则N 的轨迹为双曲线 D ．若MN 与平面ABCD 所成的角为3π，则N 的轨迹为椭圆【答案】BC 【分析】对于A ，连接MN ，ND ，DP ，得到直角MDN △，且P 为斜边MN 的中点，所以1PD =，进而得到P 点的轨迹为球面的一部分，即可判断选项A 错误；对于B ，可知1NB BB ⊥，即NB 是点N 到直线1BB 的距离，在平面ABCD 中，点N 到定点B 的距离与到定直线DC 的距离相等，利用抛物线定义知B 正确；对于C ，建立空间直角坐标系，设(,,0)N x y ，利用空间向量求夹角知122121cos3224D N AB y x y D N ABπ⋅===⨯++⋅，化简可知N 的轨迹为双曲线；对于D ，MN 与平面ABCD 所成的角为3MND π∠=，3ND =，可知N 的轨迹是以D 为圆心，33为半径的圆周； 【详解】对于A ，如图所示，设P 为MN 的中点，连接MN ，ND ，DP ，由正方体性质知MDN △为直角三角形，且P 为MN 的中点，2MN =，根据直角三角形斜边上的中线为斜边的一半，知MDN △不管怎么变化，始终有1PD =，即P 点的轨迹与正方体的面围城的几何体是一个以D为球心，1为半径的球的18，其面积214182Sππ=⨯⨯=，故A错误；对于B，由正方体性质知，1BB⊥平面ABCD由线面垂直的性质定理知1NB BB⊥，即NB 是点N到直线1BB的距离，在平面ABCD中，点N到定点B的距离与到定直线DC的距离相等，所以点N的轨迹是以点B为焦点，直线DC为准线的抛物线，故B正确；对于C，如图以D为直角坐标系原点，建立空间直角坐标系，(,,0)N x y，1(0,0,2)D，(0,2,0)A，(2,2,0)B，则1(,,2)D N x y=-，(0,2,0)AB=，利用空间向量求夹角知122121cos3224D N AB yx yD N ABπ⋅===⨯++⋅，化简整理得：2234y x-=，即221443y x-=，所以N的轨迹为双曲线，故C正确；对于D，由正方体性质知，MN与平面ABCD所成的角为MND∠，即3MNDπ∠=，在直角MDN△中，33ND=，即N的轨迹是以D为圆心，33为半径的圆周，故D错误；故选：BC【点睛】关键点睛：本题考查立体几何与解析几何的综合，解题的关键是抓住解析几何几种特殊曲线的定义，考查学生的逻辑推理能力，转化与划归能力与运算求解能力，属于难题.2．已知正方体1111ABCD A B C D -的棱长为2，点E ，F 在平面1111D C B A 内，若||5AE =，AC DF ⊥，则（ ）A ．点E 的轨迹是一个圆B ．点F 的轨迹是一个圆C ．EF 21-D ．AE 与平面1A BD 所成角的正弦值的最大值为153015【答案】ACD 【分析】对于A 、B 、C 、D 四个选项，需要对各个选项一一验证. 选项A ：由2211||5AE AA A E =+=1||1A E =，分析得E 的轨迹为圆；选项B ：由AC DBF ⊥，而点F 在11B D 上，即F 的轨迹为线段11B D ，； 选项C ：由E 的轨迹为圆，F 的轨迹为线段11B D ，可分析得min ||EF d r =-； 选项D ：建立空间直角坐标系，用向量法求最值. 【详解】 对于A:2211||5AE AA A E =+=221|25A E +=1||1A E =，即点E 为在面1111D C B A 内，以1A 为圆心、半径为1 的圆上；故A 正确；对于B: 正方体1111ABCD A B C D -中，AC ⊥BD ，又AC DF ⊥，且BD ∩DF=D ，所以AC DBF ⊥，所以点F 在11B D 上，即F 的轨迹为线段11B D ，故B 错误；对于C:在平面1111D C B A 内，1A 到直线11B D 的距离为2,d=当点E ，F 落在11A C 上时，min ||21EF =-；故C 正确； 对于D:建立如图示的坐标系，则()()()()10,0,0,2,0,0,0,0,2,0,2,0A B A D因为点E 为在面1111D C B A 内，以1A 为圆心、半径为1 的圆上，可设()cos ,sin ,2E θθ 所以()()()1cos ,sin ,2,2,0,2,2,2,0,AE A B BD θθ==-=-设平面1A BD 的法向量(),,n x y z =，则有1·220·220n BD x y n A B x z ⎧=-+=⎪⎨=-=⎪⎩不妨令x =1，则()1,1,1n =， 设AE 与平面1A BD 所成角为α，则：22|||sin |cos ,|||||5315n AE n AE n AE πθα⎛⎫++ ⎪⎝⎭====⨯⨯当且仅当4πθ=时，sin α2215301515=， 故D 正确故选：CD【点睛】多项选择题是2020年高考新题型，需要要对选项一一验证．3．如图所示，正三角形ABC中，D，E分别为边AB，AC的中点，其中AB＝8，把△ADE 沿着DE翻折至A'DE位置，使得二面角A'-DE-B为60°，则下列选项中正确的是（）A．点A'到平面BCED的距离为3B．直线A'D与直线CE所成的角的余弦值为5 8C．A'D⊥BDD．四棱锥A'-BCED237【答案】ABD【分析】作AM⊥DE，交DE于M,延长AM交BC于N,连接A'M,A'N.利用线面垂直的判定定理判定CD⊥平面A'MN,利用面面垂直的判定定理与性质定理得到'A到平面面BCED的高A'H,并根据二面角的平面角，在直角三角形中计算求得A'H的值，从而判定A;根据异面直线所成角的定义找到∠A'DN就是直线A'D与CE所成的角，利用余弦定理计算即可判定B;利用勾股定理检验可以否定C;先证明底面的外接圆的圆心为N,在利用外接球的球心的性质进行得到四棱锥A'-BCED的外接球的球心为O,则ON⊥平面BCED,且OA'=OC,经过计算求解可得半径从而判定D.【详解】如图所示，作AM⊥DE，交DE于M,延长AM交BC于N,连接A'M,A'N.则A'M⊥DE,MN⊥DE, ,∵'A M∩MN=M,∴CD⊥平面A'MN,又∵CD⊂平面ABDC,∴平面A'MN⊥平面ABDC,在平面A'MN中作A'H⊥MN,则A'H⊥平面BCED,∵二面角A'-DE-B为60°，∴∠A'EF=60°，∵正三角形ABC中，AB=8,∴AN=43∴A'M3,∴A'H=A'M sin60°=3，故A正确；连接DN,易得DN‖EC,DN=EC=4,∠A'DN就是直线A'D与CE所成的角，DN=DA'=4,A'N=A'M3,cos ∠A'DN =22441252448+-=⨯⨯,故B 正确；A'D =DB =4,A'B=22121627A N BN +=+=',∴222A D DB A B '≠'+,∴A'D 与BD 不垂直，故C 错误’ 易得NB =NC =ND =NG =4，∴N 为底面梯形BCED 的外接圆的圆心， 设四棱锥A'-BCED 的外接球的球心为O ,则ON ⊥平面BCED ,且OA'=OC , 若O 在平面BCED 上方，入图①所示：设ON =x ,外接球的半径为R ,过O 作A'H 的垂线，垂足为P , 则HP =x ,易得()()22222433x x R +=-+=,解得23x =-,舍去； 故O 在平面BCED 下方，如图②所示：设ON =x ,外接球的半径为R ,过O 作A'H 的垂线，垂足为P , 则HP =x ,易得()()22222433x x R +=++=, 解得23x =, ∴244371699R ⨯=+=,237R ∴=,故D 正确. 故选:ABD .【点睛】本题考查立体几何中的折叠问题，涉及二面角问题，异面直线所成的角，用到线面、面面垂直的判定与性质及外接球的球心的性质和有关计算，余弦定理等，属综合性较强的题目，关键是利用线面垂直，面面垂直的判定和性质进行空间关系和结构的判定，注意球心在四棱锥的底面上方和下方的讨论与验证.4．在棱长为1的正方体1111ABCD A B C D -中，P 为底面ABCD 内（含边界）一点．（ ） A ．若13A P P 点有且只有一个 B ．若12A P ，则点P 的轨迹是一段圆弧 C ．若1//A P 平面11B D C ，则1A P 2D ．若12A P 且1//A P 平面11B DC ，则平面11A PC 截正方体外接球所得截面的面积为23π【答案】ABD 【分析】选项A ，B 可利用球的截面小圆的半径来判断；由平面1//A BD 平面11B D C ，知满足1//A P 平面11B D C 的点P 在BD 上，1A P 2P 与B 或D 重合，利用12sin 60A P r =︒，求出6r =，进而求出面积. 【详解】对A 选项，如下图：由13A P =P 在以1A 3的球上，又因为P 在底面ABCD 内（含边界），底面截球可得一个小圆，由1A A ⊥底面ABCD ，知点P 的轨迹是在底面上以A 为圆心的小圆圆弧，半径为22112r A P A A =-=C满足，故A 正确；对B 选项，同理可得点P 在以A 为圆心，半径为22111r A P A A =-=的小圆圆弧上，在底面ABCD 内（含边界）中，可得点P 轨迹为四分之一圆弧BD .故B 正确；对C 选项，移动点P 可得两相交的动直线与平面11B D C 平行，则点P 必在过1A 且与平面11B D C 平行的平面内，由平面1//A BD 平面11B D C ，知满足1//A P 平面11B D C 的点P 在BD上，则1A P 长的最大值为12A B =，则C 不正确； 对选项D ，由以上推理可知，点P 既在以A 为圆心，半径为1的小圆圆弧上，又在线段BD 上，即与B 或D 重合，不妨取点B ，则平面11A PC 截正方体外接球所得截面为11A BC 的外接圆，利用2126622,,sin 60333A B r r S r ππ==∴=∴==︒.故D 正确.故选：ABD 【点睛】（1）平面截球所得截面为圆面，且满足222=R r d +（其中R 为球半径，r 为小圆半径，d 为球心到小圆距离）；（2）过定点A 的动直线平行一平面α，则这些动直线都在过A 且与α平行的平面内.5．如图，矩形ABCD 中，M 为BC 的中点，将ABM 沿直线AM 翻折成1AB M ，连结1B D ，N 为1B D 的中点，则在翻折过程中，下列说法中所有正确的是（ ）A ．存在某个位置，使得1CN AB ⊥ B ．翻折过程中，CN 的长是定值C ．若AB BM =，则1AM BD ⊥D ．若1AB BM ==，当三棱锥1B AMD -的体积最大时，三棱锥1B AMD -外接球的体积是43π 【答案】BD 【分析】对于A ，取AD 中点E ，连接EC 交MD 与F ，可得到EN NF ⊥，又EN CN ⊥，且三线,,NE NF NC 共面共点，不可能；对于B ，可得由1NEC MAB ∠=∠（定值），112NE AB =（定值），AM EC =（定值），由余弦定理可得NC 是定值．对于C ，取AM 中点O ，连接1,B O DO ，假设1AM B D ⊥，易得AM ⊥面1ODB ，即可得OD AM ⊥，从而AD MD =，显然不一定成立．对于D ，当平面B 1AM ⊥平面AMD 时，三棱锥B 1﹣AMD 的体积最大，可得球半径为1，体积是43π． 【详解】对于A 选项：如图1，取AD 中点E ，连接EC 交MD 与F ， 则11////NE AB NF MB ，，又11AB MB ⊥，所以EN NF ⊥， 如果1CN AB ⊥，可得EN CN ⊥，且三线,,NE NF NC 共面共点， 不可能，故A 选项不正确；对于B 选项：如图1，由A 选项可得1AMB EFN ≈△△，故1NEC MAB ∠=∠（定值），112NE AB =（定值），AM EC =（定值）， 故在NEC 中，由余弦定理得222cos CN CE NE NE CE NEC =+-⋅⋅∠，整理得222212422AB AB AB CN AM AM BC AB AM =+-⋅⋅=+， 故CN 为定值，故B 选项正确．对于C 选项：如图，取AM 中点O ，连接1,B O DO ， 由AB BM =，得1B O AM ⊥，假设1AM B D ⊥，111B D B O B =，所以AM ⊥面1ODB ，所以OD AM ⊥，从而AD MD =，显然不恒成立，所以假设不成立，可得C 选项不正确．对于D 选项：由题易知当平面1AB M 与平面AMD 垂直时，三棱锥1B AMD -的体积最大，此时1B O ⊥平面AMD ，则1B O OE ⊥，由1AB BM ==，易求得12BO =，DM =11B E ===， 因此1EB EA ED EM ===，E 为三棱锥1B AMD -的外接球球心，此外接球半径为1，体积是43π．故D 选项正确． 故答案为：BD ． 【点睛】本题主要考查了线面、面面平行与垂直的判定和性质定理，考查了空间想象能力和推理论证能力，属于难题.本题C 选项的解题的关键在于采用反证法证明，进而推出矛盾解题，D 选项求解的关键在于把握平面1AB M 与平面AMD 垂直时，三棱锥1B AMD -的体积最大.6．在正方体1111ABCD A B C D -中，M 、N 分别是棱AB 、1CC 的中点，1MB P 的顶点P 在棱1CC 与棱11C D 上运动，有以下四个命题正确命题的序号是（ ）A ．平面1MB P 1ND ⊥ B ．平面1MB P ⊥平面11ND AC ．1MB P 在底面ABCD 上的射影图形的面积为定值 D ．1MB P 在侧面11D C CD 上射影图形是三角形 【答案】BC 【分析】取N 与P 重合，结合勾股定理可判断A 选项的正误；利用面面垂直的判定定理可判断B 选项的正误；分点P 在棱1CC 、11C D 上运动两种情况讨论，利用三角形的面积公式可判断C 选项的正误；取点P 与点1C 重合，判断1MB P 在侧面11D C CD 上射影图形形状，可判断D 选项的正误. 【详解】对于A 选项，设正方体1111ABCD A B C D -的棱长为2，如下图所示：当点P 与点N 重合时， 若1ND ⊥平面1MB P ，1B N ⊂平面1MB P ，则11ND B N ⊥，由勾股定理可得2211115D N C N C D =+=，同理可得15B N =，1122B D =，2221111B N D N B D ∴+≠，则1ND 与1B N 不垂直，假设不成立，A 选项错误；对于B 选项，取1BB 的中点E ，连接1A E 、EN ，在正方体1111ABCD A B C D -中，11//BB CC ，且E 、N 分别为1BB 、1CC 的中点， 则11//B E C N 且11B E C N =，所以，四边形11B ENC 为平行四边形，则11//EN B C 且11EN B C =，1111//A D B C 且1111A D B C =，所以，11//A D EN 且11A D EN =，所以，四边形11A END 为平行四边形，所以，11//A E D N ，111A B BB =，1B E BM =，11190A B E B BM ∠=∠=，所以，111Rt A B E Rt B BM ≅△△，所以，111B A E BB M ∠=∠，所以，111111190A EB BB M A EB B A E ∠+∠=∠+∠=，190B FE ∴∠=，所以，11B M A E ⊥，11A D ⊥平面11AA B B ，1B M ⊂平面11AA B B ，111B M A D ∴⊥， 1111A D A E A =，11A D 、1A E ⊂平面11ND A ，1MB ∴⊥平面11ND A ，1MB ⊂平面1MB P ，所以，平面1MB P ⊥平面11ND A ，B 选项正确；对于C 选项，设正方体1111ABCD A B C D -的棱长为a .若点P 在棱1CC 上运动时，1MB P 在底面ABCD 上的射影为MBC △， 此时，射影图形的面积为21224MBCa a S a =⋅=△； 若点P 在棱11C D 上运动时，设点P 在底面ABCD 上的射影点为G ，则G CD ∈， 且点G 到AB 的距离为a ,1MB 在底面ABCD 内的射影为MB ，则1MB P 在底面ABCD 内的射影为MBG △，且21224MBGa a S a =⋅⋅=△.综上所述，1MB P 在底面ABCD 内的射影图形的面积为定值，C 选项正确； 对于D 选项，当点P 与1C 重合时，P 、1B 两点在平面11D C CD 上的射影重合， 此时，1MB P 在侧面11D C CD 上的射影不构成三角形，D 选项错误. 故选：BC. 【点睛】方法点睛：证明面面垂直常用的方法： （1）面面垂直的定义； （2）面面垂直的判定定理.在证明面面垂直时，一般假设面面垂直成立，然后利用面面垂直转化为线面垂直，即为所证的线面垂直，组织论据证明即可.7．在三棱锥M ABC -中，下列命题正确的是（ ）A ．若1233AD AB AC =+，则3BC BD = B ．若G 为ABC 的重心，则111333MG MA MB MC =++C ．若0MA BC ⋅=，0MC AB ⋅=，则0MB AC ⋅=D ．若三棱锥M ABC -的棱长都为2，P ，Q 分别为MA ，BC 中点，则2PQ = 【答案】BC 【分析】作出三棱锥M ABC -直观图，在每个三角形中利用向量的线性运算可得. 【详解】对于A ，由已知12322233AD AB AC AD AC AB AD AC AB AD =+⇒=+⇒-=-，即2CD DB =，则32BD BD DC BC =+=，故A 错误； 对于B ，由G 为ABC 的重心，得0GA GB GC ++=，又MG MA AG =+，MG MB BG =+，MG MC CG =+，3MA MB MC MG ∴++=，即111333MG MA MB MC =++，故B 正确；对于C ，若0MA BC ⋅=，0MC AB ⋅=，则0MC MA BC AB ⋅+⋅=，即()00MA BC AC CB MA BC AC C MC C M B M C ⋅++=⇒⋅++⋅⋅=⋅()00MA BC A MC MC MC MC C BC MA BC AC ⋅⋅⋅⇒⋅+-=⇒-+=⋅()000MC M CA BC AC AC CB AC CB AC C MC ⇒+=⇒+=⇒+=⋅⋅⋅⋅⋅，即0MB AC ⋅=，故C 正确；对于D ，111()()222PQ MQ MP MB MC MA MB MC MA ∴=-=+-=+-()21122PQ MB MC MA MB MC MA ∴=+-=+-，又()2222222MB MC MA MB MC MA MB MC MB MA MC MA+-=+++⋅-⋅-⋅2221112222222222228222=+++⨯⨯⨯-⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=，1PQ ∴==，故D 错误. 故选：BC 【点睛】关键点睛：本题考查向量的运算，用已知向量表示某一向量的三个关键点： (1)用已知向量来表示某一向量，一定要结合图形，以图形为指导是解题的关键．(2)要正确理解向量加法、减法与数乘运算的几何意义，如首尾相接的若干向量之和，等于由起始向量的始点指向末尾向量的终点的向量． (3)在立体几何中三角形法则、平行四边形法则仍然成立．8．（多选题）在四面体P ABC -中，以上说法正确的有（ ）A ．若1233AD AC AB =+，则可知3BC BD = B ．若Q 为△ABC 的重心，则111333PQ PA PB PC =++C ．若0PA BC =，0PC AB =，则0PB AC =D ．若四面体P ABC -各棱长都为2，M N ，分别为,PA BC 的中点，则1MN = 【答案】ABC 【分析】作出四面体P ABC -直观图，在每个三角形中利用向量的线性运算可得. 【详解】对于A ，1233AD AC AB =+，32AD AC AB ∴=+，22AD AB AC AD ∴-=- ， 2BD DC ∴=，3BD BD DC BC ∴=+=即3BD BC ∴=，故A 正确；对于B ，Q 为△ABC 的重心，则0QA QB QC ++=，33PQ QA QB QC PQ ∴+++=()()()3PQ QA PQ QB PQ QC PQ ∴+++++=,3PA PB PC PQ ∴++=即111333PQ PA PB PC ∴=++，故B 正确； 对于C ，若0PA BC =，0PC AB =，则0PA BC PC AB +=，()0PA BC PC AC CB ∴++=,0PA BC PC AC PC CB ∴++=0PA BC PC AC PC BC ∴+-=,()0PA PC BC PC AC ∴-+= 0CA BC PC AC ∴+=,0AC CB PC AC ∴+=()0AC PC CB ∴+=，0AC PB ∴=，故C 正确；对于D ，111()()222MN PN PM PB PC PA PB PC PA ∴=-=+-=+- 1122MN PB PC PA PA PB PC ∴=+-=-- 222222PA PB PC PA PB PC PA PB PA PC PC PB --=++--+22211122222222222222222=++-⨯⨯⨯-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=2MN ∴=，故D 错误.故选：ABC 【点睛】用已知向量表示某一向量的三个关键点(1)用已知向量来表示某一向量，一定要结合图形，以图形为指导是解题的关键． (2)要正确理解向量加法、减法与数乘运算的几何意义，如首尾相接的若干向量之和，等于由起始向量的始点指向末尾向量的终点的向量． (3)在立体几何中三角形法则、平行四边形法则仍然成立．9．已知正方体1111ABCD A B C D -棱长为2，如图，M 为1CC 上的动点，AM ⊥平面α.下面说法正确的是（）A ．直线AB 与平面α所成角的正弦值范围为3232⎣⎦B ．点M 与点1C 重合时，平面α截正方体所得的截面，其面积越大，周长就越大 C ．点M 为1CC 的中点时，若平面α经过点B ，则平面α截正方体所得截面图形是等腰梯形D ．已知N 为1DD 中点，当AM MN +的和最小时，M 为1CC 的中点 【答案】AC 【分析】以点D 为坐标原点，DA 、DC 、1DD 所在直线分别为x 、y 、z 轴建立空间直角坐标系D xyz -，利用空间向量法可判断A 选项的正误；证明出1AC ⊥平面1A BD ，分别取棱11A D 、11A B 、1BB 、BC 、CD 、1DD 的中点E 、F 、Q 、N 、G 、H ，比较1A BD 和六边形EFQNGH 的周长和面积的大小，可判断B 选项的正误；利用空间向量法找出平面α与棱11A D 、11A B 的交点E 、F ，判断四边形BDEF 的形状可判断C 选项的正误；将矩形11ACC A 与矩形11CC D D 延展为一个平面，利用A 、M 、N 三点共线得知AM MN +最短，利用平行线分线段成比例定理求得MC ，可判断D 选项的正误. 【详解】对于A 选项，以点D 为坐标原点，DA 、DC 、1DD 所在直线分别为x 、y 、z 轴建立空间直角坐标系D xyz -，则点()2,0,0A 、()2,2,0B 、设点()()0,2,02M a a ≤≤，AM ⊥平面α，则AM 为平面α的一个法向量，且()2,2,AM a =-，()0,2,0AB =，2232cos ,2288AB AMAB AM AB AM a a ⋅⎡<>===⎢⋅⨯++⎣⎦， 所以，直线AB 与平面α所成角的正弦值范围为3232⎣⎦，A 选项正确；对于B 选项，当M 与1CC 重合时，连接1A D 、BD 、1A B 、AC ， 在正方体1111ABCD A B C D -中，1CC ⊥平面ABCD ，BD ⊂平面ABCD ，1BD CC ∴⊥，四边形ABCD 是正方形，则BD AC ⊥，1CC AC C =，BD ∴⊥平面1ACC ，1AC ⊂平面1ACC ，1AC BD ∴⊥，同理可证11AC A D ⊥， 1A D BD D ⋂=，1AC ∴⊥平面1A BD ，易知1A BD 是边长为22(12322234A BD S =⨯=△为22362=.设E 、F 、Q 、N 、G 、H 分别为棱11A D 、11A B 、1BB 、BC 、CD 、1DD 的中点，易知六边形EFQNGH 是边长为2的正六边形，且平面//EFQNGH 平面1A BD ， 正六边形EFQNGH 的周长为62，面积为()236233⨯⨯=，则1A BD 的面积小于正六边形EFQNGH 的面积，它们的周长相等，B 选项错误； 对于C 选项，设平面α交棱11A D 于点(),0,2E b ，点()0,2,1M ，()2,2,1AM =-，AM ⊥平面α，DE ⊂平面α，AM DE ∴⊥，即220AM DE b ⋅=-+=，得1b =，()1,0,2E ∴，所以，点E 为棱11A D 的中点，同理可知，点F 为棱11A B 的中点，则()2,1,2F ，()1,1,0EF =，而()2,2,0DB =，12EF DB ∴=，//EF DB ∴且EF DB ≠， 由空间中两点间的距离公式可得2222015DE =++=()()()2222212205BF =-+-+-=，DE BF ∴=，所以，四边形BDEF 为等腰梯形，C 选项正确；对于D 选项，将矩形11ACC A 与矩形11CC D D 延展为一个平面，如下图所示：若AM MN +最短，则A 、M 、N 三点共线，11//CC DD ，2222222MC AC DN AD ∴===-+， 11222MC CC =-≠，所以，点M 不是棱1CC 的中点，D 选项错误.故选：AC. 【点睛】本题考查线面角正弦值的取值范围，同时也考查了平面截正方体的截面问题以及折线段长的最小值问题，考查空间想象能力与计算能力，属于难题.10．如图，已知P 为棱长为1的正方体对角线1BD 上的一点，且()()10,1BP BD λλ=，下面结论中正确结论的有（ ）A ．11A D C P ⊥；B ．当1A P PD +取最小值时，23λ=；C ．若()0,1λ∈，则7,312APC ππ⎛⎫∠∈⎪⎝⎭； D ．若P 为1BD 的中点，四棱锥11P AA D D -的外接球表面积为94π．【答案】ABD【分析】以D 为坐标原点建立如图空间直角坐标系，利用向量关系可判断ABC ；根据几何体外接球关系建立方程求出球半径即可判断D.【详解】以D 为坐标原点建立如图空间直角坐标系，则()1,1,0B ，()10,0,1D ，设(),,P x y z ，()()10,1BP BD λλ=，1BP BD λ∴=，即()()1,1,1,1,1x y z λ--=--，则可解得()1,1,P λλλ--，对A ，()()()111,0,1,0,0,0,0,1,1A D C ，()11,0,1A D ∴=--，()11,,1C P λλλ=---，则()()()()11110110A D C P λλλ⋅=-⨯-+⨯-+-⨯-=，则11A D C P ⊥，故A 正确；对B ，()()()()()2222221111111A P PD λλλλλλ+=--+-+--+-+222223422333λλλ⎛⎫=-+=-+ ⎪⎝⎭ 则当23λ=时，1A P PD +取最小值，故B 正确； 对C ，()()1,0,0,0,1,0A C ，(),1,PA λλλ∴=--，()1,,PC λλλ=--，则222321cos 1321321PA PC APC PA PC λλλλλλ⋅-∠===--+-+⋅， 01λ<<，则2232123λλ≤-+<，则2111123212λλ-≤-<-+， 即11cos 22APC -≤∠<，则2,33APC ππ⎛⎤∠∈ ⎥⎝⎦，故C 错误； 对于D ，当P 为1BD 中点时，四棱锥11P AA D D -为正四棱锥，设平面11AA D D 的中心为O ，四棱锥11P AA D D -的外接球半径为R ，所以22212R R ⎛⎫-+= ⎪⎝⎭⎝⎭，解得34R =， 故四棱锥11P AA D D -的外接球表面积为94π，所以D 正确. 故选：ABD.【点睛】关键点睛：本题考查空间相关量的计算，解题的关键是建立空间直角坐标系，利用向量建立关系进行计算.。
【2014必备】北京中国人民大学附中高考数学综合能力题(题型预测+范例选讲)选讲：第30讲 是否存在型的探索性
数学高考综合能力题选讲30是否存在型的探索性问题题型预测一般来说，是否存在型问题，实质上是探索结论的开放性问题．相对于其他的开放性问题来说，由于这类问题的结论较少（只有存在、不存在两个结论，有些时候须讨论），因此，思考途径较为单一，难度易于控制，受到各类考试的命题者的青睐．解答这一类问题，往往从承认结论、变结论为条件出发，然后通过特例归纳，或由演绎推理证明其合理性．探索过程要充分挖掘已知条件，注意条件的完备性，不要忽略任何可能的因素．范例选讲例．已知数列{}n a 中，11=a ，且对于任意自然数n ，总有21-=+n nn a a a ，是否存在实数b a ,，使得nn b a a ⎪⎭⎫⎝⎛--=32对于任意自然数n 恒成立？证明你的结论．讲解：nn b a a ⎪⎭⎫⎝⎛--=32是一个一般性的结论，为了探求b a ,是否存在，我们可从特殊的n 出发，求出b a ,的值，再检验是否满足一般的条件．由11=a ，12112a a a ==--，代入nn b a a ⎪⎭⎫ ⎝⎛--=32，可解得1595a b ⎧=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩． 代入检验，可知当4n =时，一方面由21-=+n n n a a a 得415a =-，另一方面，由nn b a a ⎪⎭⎫⎝⎛--=32得4116545a =--，矛盾．所以，这样的实数b a ,不存在．上述过程是解答这一类问题的一般方法，但对于本题，有它的特殊性．如果对极限的概念较为熟悉，不难发现，如果这样的b a ,存在的话，则由nn b a a ⎪⎭⎫⎝⎛--=32，可得：lim n n a a →+∞=．对21-=+n n n a a a 两边取极限，得2aa a =-，解得0a =或3． 若0a =，则数列{}n a 应该是以1为首项，以23为公比的等比数列，显然，不可能对任意的正整数n 都满足21-=+n nn a a a ；若3a =，将11a =代入nn b a a ⎪⎭⎫ ⎝⎛--=32，可求得b =－3，此时，2333nn a ⎛⎫=+⨯- ⎪⎝⎭，验证2a 即可得出矛盾．作为探索是否存在的一种手段，后一种方法显然优于前一种．点评：探索，常常遵循“从一般到特殊，再从特殊到一般”的思维方法．先从具体、特定的实例入手，从中探测出问题的结论，再经过严格的论证．例2．已知函数()21bx cy f x ax +==+（,,0,a c R a b ∈>是自然数）是奇函数，()f x 有最大值12，且()215f >．（Ⅰ）试求函数()f x 的解析式；（Ⅱ）是否存在直线l 与()y f x =的图象只交于P 、Q 两点，并且使得P 、Q 两点的中点为（1，0）点，若存在，求出直线l 的方程；若不存在，说明理由． 讲解：（Ⅰ）由()f x 为奇函数易知：0c =．又因为0,a b >是自然数，所以，当0x <时，()f x <0；当0x >时，()0f x >．所以，()f x 的最大值12必在0x >时取得． 当0x >时，()211/bx b f x ax ax x ==≤++，等号当且仅当1/ax x =时取得．12=．又()215f>，所以，215ba>+．结合0,a b>是自然数，可得：1a b==．所以，()21xf xx=+．（Ⅱ）对于“是否存在型”的问题，一般探索的方法为：假设存在，导出矛盾，或者从部分．．结论出发，导出其存在的必要条件，再验证是否充分．根据上述思路，我们可以假设存在满足条件的直线l，则P、Q的坐标可为P()00,x y，()002,Q x y--．且这两点都在函数()21xf xx=+的图像上．即：()221221xyxxyx⎧=⎪+⎪⎨-⎪=-⎪-+⎩消去y，得200210x x--=，解得：1x=．所以，1,144P Q⎛⎛⎫-⎪⎪⎝⎭⎝⎭或1,144P Q⎛⎫⎛--⎪⎪⎝⎭⎝⎭．所以，直线l的方程为：014=--yx．l的存在性还须通过充分性的检验．把直线l的方程与函数()21xy f xx==+联立，不难求得，共有三组解：111,1244x x xyy y⎧⎧==-=⎧⎪⎪⎪⎨⎨⎨===-⎪⎪⎪⎩⎩⎩－，－．因此，直线l与()y f x=的图象共有三个交点，与“只交于两点”矛盾．所以，满足条件的直线l不存在．在得到这样的解答之后，我们不妨回头再看一看，在上述过程中，函数()f x 的性质（如奇偶性）并没有得到充分的应用．若能充分运用这个已知条件，则可以得到其他不同的探索过程．解2：设),(),,(2211yxQyxP，则由)(xf为奇函数可知：P关于原点的对称点),('11yxP--也在()x f的图像上，又2,02121=+=+xxyy，所以，2'=QP，且轴xQP//'，故问题等价于：是否存在直线b y m =:，使得m 与)(x f y =有两个距离为2的交点．将b y m =:代入12+=x xy ，解之得：b b x 241122,1-±=，令221=-x x ，解得：42±=b ，212,1±=x ， 所以，⎪⎪⎭⎫⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+42,21,42,21Q P ，此时直线的方程为014=--y x 充分性的检验过程同上．以上两种解法都是从求出直线的方程入手．如果我们将着眼点放在“只交于两点”，则可以得到下面简洁的解法．解3：当直线l 的斜率不存在时，:1l x =，此时l 与函数()f x 的图像只交于一点，不满足题设，所以，可设直线PQ 的方程为：b kx y +=，与12+=x xy 联立，消去y 得： 0)1(23=+-++b x k bx kx （#）由P 、Q 关于点（1，0）对称，可得：点（1，0）在直线PQ 上，所以，k b -=． 对于上述方程（＃），若0k =，则方程只有一解，不符合题意．若0k ≠，则方程（#）的实根个数可能为1个或3个．不可能有两个．即过点（1，0）的直线l 与()y f x =的图象不可能只有两个交点，所以，这样的直线不存在．点评：敏锐的观察，丰富的想象，是进行有效探索的法宝．例3．已知}{n a 是首项为2，公比为21的等比数列，n S 为它的前n 项和． （Ⅰ）用n S 表示1+n S ；（Ⅱ）是否存在自然数c 和k ，使得21>--+cS cS k k 成立．讲解：（Ⅰ）由⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n n S 2114，得)(221211411N n S S n n n ∈+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=++．（Ⅱ）为了探求自然数c 和k 的存在性，我们可以执果索因，用分析法．要使21>--+c S c S k k ，只要0223<-⎪⎭⎫ ⎝⎛--kk S c S c ． 因为42114<⎪⎭⎫ ⎝⎛-=k k S ，所以N)(k S S S k k k ∈>-=⎪⎭⎫⎝⎛--0212223，故只要N)(k S c S k k ∈<<-223． ① 到此为止，可以看出，问题已转化为：是否存在自然数k ，使得在322k S -和k S 之间存在一个自然数c ？因此，我们需考察322k S -与k S 的表达式．注意到：362422k k S -=-，1412k k S ⎛⎫=- ⎪⎝⎭所以，当3k ≥时，3322k S <-，4k S <，故只需考虑1,2k =的情形． 又1k =时，3212k S -=，2k S =；2k =时，35222k S -=，3k S =．所以，均不可能存在自然数c 满足条件．点评：如果将上述问题（Ⅱ）改为：“是否存在自然数c ，使得对于任意的自然数k ，都有21>--+cS cS k k 成立？”是否有更简洁的解法？请读者思考．。
【2014必备】北京中国人民大学附中高考数学综合能力题(题型预测+范例选讲)选讲：第25讲 建构函数模型的应用
数学高考综合能力题选讲25建构函数模型的应用性问题题型预测应用题是高考考查的重点，也是考生得分的难题，近年来该类试题的特点日趋鲜明：1.应用题的信息来源真实可靠；2.应用题的个数明显在增加；3.注重考查学生动脑、动手能力及应用的能力(如2002年文科22题)。
从高考应用题来看，涉及函数、数列、不等式等高中主要板块的内容，是历年高考命题的热点和重点．解答函数型应用题，一般先从建立函数的解析表达式入手，通过研究函数的性质获得解答．因此，这类问题的难点一般有两个：一是解析式的建立，二是数学知识的灵活应用．范例选讲例1．某公司为帮助尚有26.8万元无息贷款没有偿还的残疾人商店，借出20万元将该商店改建成经营状况良好的某种消费品专卖店，并约定用该店经营的利润逐步偿还债务(所有债务均不计利息)．已知该种消费品的进价为每件40元；该店每月销售量q（百件）与销售价p （元／件）之间的关系用右图中的一条折线（实线）表示；职工每人每月工资为600元，该店应交付的其它费用为每月13200元．（Ⅰ）若当销售价p为52元／件时，该店正好收支平衡，求该店的职工人数；（Ⅱ）若该店只安排40名职工，则该店最早可在几年后还清所有债务，此时每件消费品的价格定为多少元？讲解本题题目的篇幅较长，所给条件零散杂乱，为此，不仅需要划分段落层次，弄清每一层次独立的含义和相互间的关系，更需要抓住矛盾的主要方面．由题目的问题找到关键词——“收支平衡”、“还清所有债务”，不难想到，均与“利润”相关．从阅读和以上分析，可以达成我们对题目的整体理解，明确这是一道函数型应用题．为此，首先应该建立利润与职工人数、月销售量q、单位商品的销售价p之间的关系，然后，通过研究解析式，来对问题作出解答．由于销售量和各种支出均以月为单位计量，所以，先考虑月利润．（Ⅰ）设该店的月利润为S元，有职工m名．则．又由图可知：．所以，由已知，当时，，即，解得．即此时该店有50名职工．（Ⅱ）若该店只安排40名职工，则月利润．当时，求得时，S取最大值7800元．当时，求得时，S取最大值6900元．综上，当时，S有最大值7800元．设该店最早可在n年后还清债务，依题意，有．解得．所以，该店最早可在5年后还清债务，此时消费品的单价定为55元．点评求解数学应用题必须突破三关：（1）阅读理解关：一般数学应用题的文字阅读量都比较大，要通过阅读审题，找出关键词、句，理解其意义．（2）建模关：即建立实际问题的数学模型，将其转化为数学问题．（3）数理关：运用恰当的数学方法去解决已建立的数学模型．例2．一位救生员站在边长为100米的正方形游泳池ABCD的A处（如图），发现C处有一位溺水者．他跑到E处后，马上跳水沿直线EC游到C 处，已知救生员跑步的速度为米／分，游泳的速度为米／分．试问，救生员选择在何处入水才能最快到达C处，所用的最短时间是多少？讲解：理解本题并不难：应该建立时间t（分）关于某个变量的函数关系式，然后，通过求最值的方法来解决问题．难点在于变量的选择，当然，我们可以选择以AE的长度x（米）作为变量，但此时，求最值较为困难．注意到：AE和EC的长度，可以方便的用角表示，不必用到根号，所以我们可以尝试以作为变量．设，则，所以，22221tan221tan13tan10010010050122113tan22tan2tan tan2221tan210050v v v vv vαααααααα⎛⎫-⎪-⎪⎛⎫⎛⎫⎪++⎪ ⎪ ⎪=+=+=++⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎪⎪+⎝⎭≥+⨯=等号当且仅当，即，即时成立．此时，，．也即，救生员应该在AB边上距B米处入水，才能最快到达C 处，所用的最短时间为．点评（1）恰当选择变量，有助于简化数学过程；（2）本题中，若以为自变量，也可通过三角代换（或移项、平方、判别式等）来求得最值．例3．某厂生产一种仪器，由于受生产能力和技术水平的限制，会产生一些次品．根据经验知道，该厂生产这种仪器，次品率P 与日产量x （件）之间大体满足关系：．注：次品率，如表示每生产10件产品，约有1件为次品．其余为合格品．已知每生产一件合格的仪器可以盈利A 元，但每生产一件次品将亏损元，故厂方希望定出合适的日产量．（Ⅰ）试将生产这种仪器每天的盈利额T （元）表示为日产量x （件）的函数；（Ⅱ）当日产量为多少时，可获得最大利润？讲解：（Ⅰ）当时，，所以，每天的盈利额．当时，，所以，每日生产的合格仪器约有件，次品约有件．故，每天的盈利额综上，日盈利额（元）与日产量（件）的函数关系为：．（Ⅱ）由（Ⅰ）知，当时，每天的盈利额为0．当时，．为表达方便，令，则．故()3961144114796979702222t T t A t A A A t t ⎛-⎛⎫⎛⎫=--=--≤-=> ⎪ ⎪ ⎝⎭⎝⎭⎝．（等号当且仅当，即时成立）．所以，（1）当时，（等号当且仅当时成立）．（2） 当时，由得，易证函数在上单调递增（证明过程略）．所以，．所以， ()2114411441441892979796022961922c c T t A c A A t c c ⎛⎫+-⎛⎫⎛⎫=--≤---=> ⎪ ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭⎝⎭． 即．（等号当且仅当时取得）综上，若，则当日产量为88件时，可获得最大利润；若，则当日产量为时，可获得最大利润．点评 基本不等式和函数的单调性是求解函数最值问题的两大重要手段．。
【备战2014】北京中国人民大学附中高考数学(题型预测+范例选讲)综合能力题选讲 第16讲 立体几何综合问题
立体几何综合问题题型预测立体几何是高中数学的重要内容，是考察各种能力的重要载体，考察的方法常常是将计算和推理融为一体。
增强立几试题的应用性与开放性可能是未来高考命题的趋势。
范例选讲例1．如图，已知⊥PA 面ABC ，BC AD ⊥于D ，1===AD CD BC 。
（1）令x PD =，θ=∠BPC ，试把θtan 表示为x 的函数，并求其最大值；（2）在直线PA 上是否存在一点Q ，使得BAC BQC ∠>∠？讲解 （1）为寻求θtan 与x 的关系，首先可以将θ转化为PBD PCD ∠-∠。
∵ ⊥PA 面ABC ，BC AD ⊥于D ， ∴ BD PD ⊥。
∴ 2tan ,tan xBD PD PBD x DC PD PCD ==∠==∠。
∴ θtan ()2212tan 2+=⋅+-=∠-∠=x x x x x x PBD PCD 。
∵ AD 为PD 在面ABD 上的射影。
∴ 1=>AD PD ，即1>x 。
∴ θtan 422212122=≤+=+=xx x x。
即θtan 的最大值为42，等号当且仅当2=x 时取得。
（2）由正切函数的单调性可知：点Q 的存在性等价于：是否存在点Q 使得tan BAC BQC ∠>∠tan 。
()31tan tan =∠-∠=∠ABD ACD BAC 。
令θtan 22+=x x 31>，解得：21<<x ，与1>x 交集非空。
∴ 满足条件的点Q 存在。
点评 本题将立体几何与代数融为一体，不仅要求学生有一定的空间想象力，而且，作好问题的转化是解决此题的关键。
例2． 如图所示：正四棱锥ABCD P -中，侧棱PA 与底面ABCD 所成角的正切值为26。
（1）求侧面PAD 与底面ABCD 所成二面角的大小；（2）若E 是PB 中点，求异面直线PD 与AE 所成角的正切值；（3）在侧面PAD 上寻找一点F ，使得EF ⊥侧面PBC 。
北京中国人民大学附中高考数学(题型预测 范例选讲)综合能力题选讲 第14讲 立体几何中的有关计算(含详解
立体几何中的有关计算题型预测立体几何中的计算主要是求角和距离．其中二面角的平面角和点到平面的距离（体积）常常作为考查的重点．范例选讲例1 长方体1111D C B A ABCD -中，1==BC AB ，21=AA ，E 是侧棱1BB 中点．（1）求直线1AA 与平面E D A 11所成角的大小；（2）求二面角B AC E --1的大小； （3）求三棱锥E D C A 11-的体积．讲解：（1）要求线面所成角，首先需要找到这个角，为此，我们应该先作出面E D A 11的一条垂线．不难发现，AE 正为所求．由长方体1111D C B A ABCD -知：1111A ABB A D 面⊥，又11A ABB AE 面⊂，所以，AE A D ⊥11．在矩形11A ABB 中，E 为1BB 中点且21=AA ，1=AB ，所以，21==E A AE ，所以，AE A 1∆为等腰直角三角形，AE EA ⊥1．所以，⊥AE 面E D A 11．所以，AE A 1∠就是直线1AA 与平面E D A 11所成的角，为︒45．（2）要作出二面角的平面角，一般的思路是最好能找到其中一个面的一条垂线，则可利用三垂线定理（或逆定理）将其作出．注意到11BCC B AB 面⊥，所以，面⊥1ABC 11BCC B 面，所以，只需在11BCC B 面内过点E 作1BC EF ⊥于F ，则CA C 1A C 1⊥EF 面1ABC ．过F 作1AC FG ⊥于G ，连EG ，则EGF ∠就是二面角B AC E --1的平面角．在1EBC ∆中，55211111=⋅==∆BC B C EB BC S EF EBC ，所以，5532211=-=EF E C F C ．在1ABC ∆中，1030sin 1111=⋅=∠⋅=AC AB F C G FC F C FG ．在EFG Rt ∆中，36tan ==∠FG EF EGF ．所以，二面角B AC E --1的平面角的大小为36arctan．（3）要求三棱锥E D C A 11-的体积，注意到（2）中已经求出了点E 到平面11D AC 的距离EF ．所以，61613111111111=⋅⋅=⋅==∆--EF CD AD EF S V V D AC D AC E E D C A ．另一方面，也可以利用等积转化．因为11//C D AB ，所以，//AB E D C 11面．所以，点A 到平E D C 11面的距离就等于点B 到平E DC 11面的距离．所以，6161311111111111111=⋅⋅=⋅===∆---C D B C EB C D S V V V EBC EBC D E D C B E D C A ．点评：求角的一般方法是：先作出所求角，然后再解三角形．利用三垂线定理作出二面角的平面角是很常用的方法．例2 如图：三棱台111C B A ABC -中，侧棱1CC ⊥底面ABC ，︒=∠120ACB ，a BC a AC 2,==，a C B =11，直线1AB 与1CC 所成的角等于60°．C（1）求二面角B AC B --1的大小； （2）求点B 到平面AC B 1的距离．讲解 无论从已知（直线1AB 与1CC 所成的角等于60°）的角度还是从所求（二面角B AC B --1）的角度，过1B 作1CC 的平行线都是当然之举．在平面CB C B 11中，过1B 作C C D B 11//交CB 于点D ，连接AD ，则1ADB ∠就是直线1AB 与1CC 所成的角．所以，︒=∠601ADB ． 又因为1CC ⊥底面ABC ，所以，D B 1⊥底面ABC ．在平面ABC 内过点D 作AC DE ⊥于E ，连E B 1，则AC E B ⊥1，所以，ED B 1∠就是二面角B AC B --1的平面角． 在ACD ∆中，a CD AC CD AC AD 3120cos 222=︒⋅-+=．在Rt D AB 1∆中，a AD D B =︒⋅=60cot 1．在Rt CED ∆中，a CE DE 2360sin =︒⋅=．在Rt D EB 1∆中，33223tan 1==∠a a ED B ．所以，二面角B AC B --1的平面角的大小为：332arctan．（2）由D 为BC 中点，故点B 到平面AC B 1的距离等于点D 到平面AC B 1的距离的2倍，作E B DH 1⊥于H ．由（1）知ED B AC 1面⊥，所以，DH AC ⊥，所以，AC B DH 1面⊥，所以，DH 就是点D 到平面AC B 1的距离．ABC在Rt D EB 1∆中，a DB DE DB DE EB DB DE DH 721212111=+⋅=⋅=．所以，点B 到平面AC B 1的距离等于a 7212． 另外，我们也可以用体积法求出这个距离．设点B 到平面AC B 1的距离为h ．则由=-ACB B V 11ACB B V -及31163sin 2131311a D B ACB BC AC D B S V ABC ACB B =⋅⎪⎭⎫⎝⎛∠⋅⋅⋅=⋅=∆-，221214721211a D B ED AC E B AC S ACB =+⋅=⋅=∆可得： =⋅==∆-4763332311a a S V h ACB ACB B a 7212．所以，点B 到平面AC B 1的距离等于a 7212．点评 等积变形是求体积和求距离时常用的方法．。
专题14 立体几何选择题丨十年(2014-2023)高考数学真题分项汇编(解析版)(共64页)
加油！有志者事竟成答卷时应注意事项１、拿到试卷，要认真仔细的先填好自己的考生信息。
２、拿到试卷不要提笔就写，先大致的浏览一遍，有多少大题，每个大题里有几个小题，有什么题型，哪些容易，哪些难，做到心里有底；３、审题，每个题目都要多读几遍，不仅要读大题，还要读小题，不放过每一个字，遇到暂时弄不懂题意的题目，手指点读，多读几遍题目，就能理解题意了；容易混乱的地方也应该多读几遍，比如从小到大，从左到右这样的题；４、每个题目做完了以后，把自己的手从试卷上完全移开，好好的看看有没有被自己的手臂挡住而遗漏的题；试卷第１页和第２页上下衔接的地方一定要注意，仔细看看有没有遗漏的小题；５、中途遇到真的解决不了的难题，注意安排好时间，先把后面会做的做完，再来重新读题，结合平时课堂上所学的知识，解答难题；一定要镇定，不能因此慌了手脚，影响下面的答题；６、卷面要清洁，字迹要清工整，非常重要；７、做完的试卷要检查，这样可以发现刚才可能留下的错误或是可以检查是否有漏题，检查的时候，用手指点读题目，不要管自己的答案，重新分析题意，所有计算题重新计算，判断题重新判断，填空题重新填空，之后把检查的结果与先前做的结果进行对比分析。
亲爱的小朋友，你们好! 经过两个月的学习，你们一定有不小的收获吧，用你的自信和智慧，认真答题，相信你一定会闯关成功。
相信你是最棒的！1十年（2014－2023）年高考真题分项汇编立体几何选择题目录题型一：立体几何的机构特征及其直观图 (1)题型二：简单几何体的表面积和体积 (10)题型三：球的有关问题 (38)题型四：线面之间的位置关系与垂直与平行 (43)题型五：空间角与空间距离 (52)题型一：立体几何的机构特征及其直观图1．(2023年北京卷·第9题)坡屋顶是我国传统建筑造型之一，蕴含着丰富的数学元素．安装灯带可以勾勒出建筑轮廓，展现造型之美．如图，某坡屋顶可视为一个五面体，其中两个面是全等的等腰梯形，两个面是全等的等腰三角形．若25m,10m AB BC AD ===，且等腰梯形所在的平面、等腰三角形所在的平面与平面ABCD 的夹角的正切值均为145，则该五面体的所有棱长之和为()()A ．102mB ．112mC .117m D ．125m 【答案】C解析：如图，过E 做EO ⊥平面ABCD ，垂足为O ，过E 分别做EG BC ⊥，EM AB ⊥，垂足分别为G ，M ，连接,OG OM ，由题意得等腰梯形所在的面、等腰三角形所在的面与底面夹角分别为EMO ∠和EGO ∠，所以5tan tan EMO EGO ∠=∠=．因为EO ⊥平面ABCD ，BC ⊂平面ABCD ，所以EO BC ⊥，因为EG BC ⊥，,EO EG ⊂平面EOG ，EO EG E ⋂=，所以BC ⊥平面EOG ，因为OG ⊂平面EOG ，所以BC OG ⊥，．同理：OM BM ⊥，又BM BG ⊥，故四边形OMBG 是矩形，所以由10BC =得5OM =，所以EO =5OG =，所以在直角三角形EOG 中，EG ===在直角三角形EBG 中，5BG OM ==，8EB ===，又因为55255515EF AB =--=--=，所有棱长之和为2252101548117m ⨯+⨯++⨯=．故选：C 2．(2023年全国乙卷理科·第3题)如图，网格纸上绘制的一个零件的三视图，网格小正方形的边长为1，则该零件的表面积为()()A ．24B ．26C ．28D ．30【答案】D 解析：如图所示，在长方体1111ABCD A B C D -中，2AB BC ==，13AA=，点,,,H I J K 为所在棱上靠近点1111,,,B C D A 的三等分点，,,,O L M N 为所在棱的中点，则三视图所对应的几何体为长方体1111ABCD A B C D -去掉长方体11ONIC LMHB -之后所得的几何体，该几何体的表面积和原来的长方体的表面积相比少2个边长为1的正方形，其表面积为：()()()22242321130⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯=．故选：D ．3．(2021年高考浙江卷·第4题)某几何体的三视图如图所示，则该几何体的体积是()()A ．32B ．3C ．322D ．32【答案】A解析:几何体为如图所示的四棱柱1111ABCD A B C D -，其高为1，底面为等腰梯形ABCD ，222，腰长为112122-，故11111232221222ABCD A B C D V -=⨯+⨯⨯=，故选A ．4．(2021年新高考Ⅰ卷·第3题)已知圆锥的底面半径为2()A ．2B ．C ．4D ．【答案】B解析:设圆锥的母线长为l ，由于圆锥底面圆的周长等于扇形的弧长，则2l ππ=l =,故选B ．5．(2021年高考全国甲卷理科·第6题)在一个正方体中，过顶点A 的三条棱的中点分别为E ，F ，G ．该正方体截去三棱锥A EFG -后，所得多面体的三视图中，正视图如图所示，则相应的侧视图是()()A ．B ．C ．D ．【答案】D 解析：由题意及正视图可得几何体的直观图，如图所示，所以其侧视图为故选：D6．(2020年高考课标Ⅰ卷理科·第3题)埃及胡夫金字塔是古代世界建筑奇迹之一，它的形状可视为一个正四棱锥，以该四棱锥的高为边长的正方形面积等于该四棱锥一个侧面三角形的面积，则其侧面三角形底边上的高与底面正方形的边长的比值为()()A ．514B ．512-C ．514+D ．512【答案】C【解析】如图，设,CD a PE b ==，则22224a PO PE OE b =-=-，由题意212PO ab =，即22142a b ab -=，化简得24(210b b a a -⋅-=，解得154b a +=(负值舍去)．故选：C ．【点晴】本题主要考查正四棱锥的概念及其有关计算，考查学生的数学计算能力，是一道容易题．7．(2020年高考课标Ⅱ卷理科·第7题)如图是一个多面体的三视图，这个多面体某条棱的一个端点在正视图中对应的点为M ，在俯视图中对应的点为N ，则该端点在侧视图中对应的点为()()A ．EB ．FC ．GD ．H【答案】A 解析：根据三视图，画出多面体立体图形，14D D 上的点在正视图中都对应点M ,直线34B C 上的点在俯视图中对应的点为N,∴在正视图中对应M ,在俯视图中对应N 的点是4D ,线段34D D ,上的所有点在侧试图中都对应E ,∴点4D 在侧视图中对应的点为E ．故选：A【点睛】本题主要考查了根据三视图判断点的位置，解题关键是掌握三视图的基础知识和根据三视图能还原立体图形的方法，考查了分析能力和空间想象，属于基础题．8．(2018年高考数学课标Ⅲ卷(理)·第3题)中国古建筑借助榫卯将木构件连接起来．构件的凸出部分叫榫，凹进部分叫卯眼，图中木构件右边的小长方体是榫头，若如图摆放的木构件与某一带卯眼的木构件咬合成长方体．则咬合时带卯眼的木构件的俯视图可以是()()【答案】A解析：依题意，结合三视图的知识易知，带卯眼的木构件的俯视图可以是A图．9．(2018年高考数学课标卷Ⅰ(理)·第7题)某圆柱的高为2，底面周长为16,其三视图如右圈，圆柱表面上的点M在正视图上的对应点为A．圆柱表面上的点N在左视图上的对应点为B,则在此圆柱侧面上，从M到N的路径中，最短路径的长度为() A．217B．25C．3D．2【答案】B解析：由题意可知几何体是圆柱，底面周长16，高为：2，直观图以及侧面展开图如图：圆柱表面上的点N在左视图上的对应点为B，则在此圆柱侧面上，从M到N的路径中，最短路径的22+=B．242510．(2014高考数学课标·第12题)如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某多面体的三视图,则该多面体的个条棱中,最长的棱的长度为()() A．62B．42C．6D．4【答案】C-,【解析】:如图所示,原几何体为三棱锥D ABC其中4,2,5AB BC AC DB DC =====,()24246DA =+=,故最长的棱的长度为6DA =,选C ．11．(2014高考数学江西理科·第5题)一几何体的直观图如右图,下列给出的四个俯视图中正确的是()()【答案】B解析:俯视图为几何体在底面上的投影,应为B 中图形．12．(2014高考数学湖北理科·第8题)《算数书》竹简于上世纪八十年代在湖北省江陵县张家山出土，这是我国现存最早的有系统的数学典籍，其中记载有求“囷盖”的术：置如其周，令相承也．又以高乘之，三十六成一．该术相当于给出了由圆锥的底面周长L 与高h ，计算其体积V 的近似公式21.36v L h ≈它实际上是将圆锥体积公式中的圆周率π近似取为3．那么近似公式2275v L h ≈相当于将圆锥体积公式中的π近似取为()左（侧）视主（正）视俯视A BC DA ．227B ．258C ．15750D ．355113【答案】B 解析：由题意可知：L ＝2πr ，即2πL r =，圆锥体积222211112ππ3332π12π75L V Sh r h h L h L h ⎛⎫==⋅≈ ⎪⎝⎭＝＝，故1212π75≈，25π8≈，故选B ．备注：13．(2014高考数学湖北理科·第5题)在如图所示的空间直角坐标系xyz O -中，一个四面体的顶点坐标分别是(0,0,2)，(2,2,0)，(1,2,1)，(2,2,2)．，给出编号①、②、③、④的四个图，则该四面体的正视图和俯视图分别为()()A ．①和②B ．③和①C ．④和③D ．④和②【答案】D 解析：如图所示A (0,0,2)，B (2,2,0)，C (1,2,1)，D (2,2,2)，B ，C ，D 点在面yOz 上的射影分别为B 1，C 1，D 1，它们在一条线上，且C 1为B 1D 1的中点．从前往后看时，看不到棱AC ，正视图中AC 1应为虚线．故正视图应为图④．点A ，D ，C 在面xOy 内的射影分别为O ，B ，C 2，俯视图为△OC 2B ，故选图②．综上选D ．14．(2014高考数学福建理科·第2题)某空间几何体的正视图是三角形，则该几何体不可能是()A ．圆柱B ．圆锥C ．四面体D ．三棱柱【答案】A 解析：圆柱的正视图为矩形，故选：A ．15．(2014高考数学北京理科·第7题)在空间直角坐标系Oxyz 中，已知(2,0,0)A ，(2,2,0)B ，(0,2,0)C ，D，若1S ，2S ，3S 分别表示三棱锥D ABC -在xOy ，yOz ，zOx 坐标平面上的正投影图形的面积，则()A ．123S S S ==B ．12S S =且31S S ≠C ．13S S =且32S S ≠D ．23S S =且13S S ≠【答案】D解析：设顶点D 在三个坐标平面xoy 、yoz 、zox 上的正投影分别为1D 、2D 、3D ，则11AD BD ==，2AB =，∴1S ＝12×2×2＝2，2S =2SO CD ⋅＝12×2×2＝2，33S SO AD =⋅=12×2×2＝2．∴选D ．16．(2017年高考数学北京理科·第7题)某四棱锥的三视图如图所示,则该四棱锥的最长棱的长度为()A ．B ．C ．D ．2【答案】B【解析】几何体是四棱锥,如图所示红色图形为三视图还原后的几何体,最长的棱长为正方体的对角线,l ==,故选B ．题型二：简单几何体的表面积和体积1．(2023年天津卷·第8题)在三棱锥-P ABC 中，线段PC 上的点M 满足13PM PC =，线段PB 上的点N满足23PN PB =，则三棱锥P AMN -和三棱锥-P ABC 的体积之比为()A ．19B ．29C ．13D ．49【答案】B解析：如图，分别过,M C 作,MM PA CC PA ''⊥⊥,垂足分别为,M C ''．过B 作BB '⊥平面PAC ，垂足为B '，连接PB ',过N 作NN PB ''⊥,垂足为N '．因为BB '⊥平面PAC ，BB '⊂平面PBB '，所以平面PBB '⊥平面PAC ．又因为平面PBB ' 平面PAC PB '=，NN PB ''⊥，NN '⊂平面PBB '，所以NN '⊥平面PAC ，且//BB NN ''．在PCC '△中，因为,MM PA CC PA ''⊥⊥，所以//MM CC ''，所以13PM MM PC CC '=='，在PBB '△中，因为//BB NN ''，所以23PN NN PB BB '=='，所以11123231119332PAM P AMN N PAMP ABC B PACPAC PA MM NN S NN V V V V S BB PA CC BB ----⎛⎫'''⋅⋅⋅⋅ ⎪⎝⎭====⎛⎫'''⋅⋅⋅⋅ ⎪⎝⎭．故选：B2．(2023年全国乙卷理科·第8题)已知圆锥POO 为底面圆心，P A ．PB 为圆锥的母线，120AOB ∠=︒，若PAB的面积等于4，则该圆锥的体积为()A ．πBC ．3πD．【答案】B解析：在AOB 中，120AOB ∠=o ，而OA OB ==，取AB 中点C ，连接,OC PC ，有,OC AB PC AB ⊥⊥，如图，30ABO = ∠，3,232OC AB BC ===，由PAB 的面积为934，得193324PC ⨯⨯=，解得332PC =，于是2222333()()622PO PC OC =-=-=，所以圆锥的体积2211ππ3)66π33V OA PO =⨯⨯=⨯=．故选：B3．(2021年新高考全国Ⅱ卷·第5题)正四棱台的上､下底面的边长分别为2，4，侧棱长为2，则其体积为()A ．20123+B ．282C ．563D ．2823【答案】D解析:作出图形，连接该正四棱台上下底面的中心，如图，因为该四棱台上下底面边长分别为2，4，侧棱长为2，所以该棱台的高()2222222h --=下底面面积116S =，上底面面积24S =，所以该棱台的体积((121211282164642333V h S S S S =++=++故选D ．4．(2020年高考课标Ⅲ卷理科·第8题)下图为某几何体的三视图，则该几何体的表面积是()()A ．2B ．2C ．3D ．3【答案】C解析：根据三视图特征，在正方体中截取出符合题意的立体图形根据立体图形可得：12222ABC ADC CDB S S S ===⨯⨯=△△△根据勾股定理可得：22AB AD DB ===∴ADB △是边长为22的等边三角形根据三角形面积公式可得：2113sin 60(22)3222ADB S AB AD =⋅⋅︒=⋅=△∴该几何体的表面积是：36332=⨯++．故选：C ．【点睛】本题主要考查了根据三视图求立体图形的表面积问题，解题关键是掌握根据三视图画出立体图形，考查了分析能力和空间想象能力，属于基础题．5．(2020年浙江省高考数学试卷·第5题)某几何体的三视图(单位：cm)如图所示，则该几何体的体积(单位：cm 3)是()()A ．73B ．143C ．3D ．6【答案】A解析：由三视图可知，该几何体是上半部分是三棱锥，下半部分是三棱柱，且三棱锥的一个侧面垂直于底面，且棱锥的高为1，棱柱的底面为等腰直角三角形，棱柱的高为2，所以几何体的体积为：11117211212232233⎛⎫⎛⎫⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭．故选：A6．(2022高考北京卷·第9题)已知正三棱锥P ABC -的六条棱长均为6，S 是ABC 及其内部的点构成的集合．设集合{}5T Q S PQ =∈≤，则T 表示的区域的面积为()A ．34πB ．πC ．2πD ．3π【答案】B解析:设顶点P 在底面上的投影为O ，连接BO ，则O 为三角形ABC 的中心，且23632BO =⨯⨯=，故PO ==因为5PQ =，故1OQ =，故S 的轨迹为以O 为圆心，1为半径的圆，而三角形ABC 内切圆的圆心为O，半径为32364136⨯⨯=>⨯，故S 的轨迹圆在三角形ABC 内部，故其面积为π故选,B7．(2022年高考全国甲卷数学(理)·第9题)甲、乙两个圆锥的母线长相等，侧面展开图的圆心角之和为2π，侧面积分别为S 甲和S 乙，体积分别为V 甲和V 乙．若=2S S 甲乙，则=VV 甲乙()AB．CD ．5104【答案】C【解析】设母线长为l ，甲圆锥底面半径为1r ，乙圆锥底面圆半径为2r ，则11222S rl r S r l r ππ===甲乙，所以122r r =，又12222r r l l πππ+=，则121r r l+=，所以1221,33r l r l ==，所以甲圆锥的高153h ==，乙圆锥的高2223h ==，所以221122214391122393r h l V V r h ππ===甲乙．故选：C ．8．(2022年高考全国甲卷数学(理)·第4题)如图，网格纸上绘制的是一个多面体的三视图，网格小正方形的边长为1，则该多面体的体积为()()A.8B ．12C ．16D ．20【答案】B【解析】由三视图还原几何体，如图，则该直四棱柱的体积2422122V +=⨯⨯=．故选：B ．9．(2022年浙江省高考数学试题·第5题)某几何体的三视图如图所示(单位：cm )，则该几何体的体积(单位：3cm )是()()A ．22πB ．8πC ．22π3D ．16π3【答案】C解析:由三视图可知，该几何体是一个半球，一个圆柱，一个圆台组合成的几何体，球的半径，圆柱的底面半径，圆台的上底面半径都为1cm ，圆台的下底面半径为2cm ，所以该几何体的体积(32222214122ππ1π122π2π1π2π12333V =⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯=3cm ．故选：C ．10．(2022新高考全国II 卷·第7题)已知正三棱台的高为1，上、下底面边长分别为333在同一球面上，则该球的表面积为()A ．100πB ．128πC ．144πD ．192π【答案】A解析：设正三棱台上下底面所在圆面的半径12,r r ，所以1233432,2sin 60sin 60r r ==，即123,4r r ==，设球心到上下底面的距离分别为12,d d ，球的半径为R ，所以219d R =-，2216d R =-，故121d d -=或121d d +=，229161R R --=229161R R -+-=，解得225R =符合题意，所以球的表面积为24π100πS R ==．故选：A ．11．(2022新高考全国I 卷·第8题)已知正四棱锥的侧棱长为l ，其各顶点都在同一球面上．若该球的体积为36π，且3l ≤≤，则该正四棱锥体积的取值范围是()A ．8118,4⎡⎤⎢⎥⎣⎦B ．2781,44⎡⎤⎢⎥⎣⎦C ．2764,43⎡⎤⎢⎥⎣⎦D ．[18,27]【答案】C解析:∵球的体积为36π，所以球的半径3R =,设正四棱锥的底面边长为2a ，高为h ，则2222l a h =+，22232(3)a h =+-,所以26h l =，2222a l h =-所以正四棱锥的体积42622411214(=333366936l l l V Sh a h l l ⎛⎫==⨯⨯=⨯-⨯- ⎪⎝⎭，所以5233112449696l l V l l ⎛⎫⎛⎫-'=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，当3l ≤≤0V '>，当l <≤时，0V '<，所以当l =时，正四棱锥的体积V 取最大值，最大值为643，又3l =时，274V =，l =814V =,所以正四棱锥的体积V 的最小值为274，所以该正四棱锥体积的取值范围是276443⎡⎤⎢⎥⎣⎦，．故选：C ．12．(2022新高考全国I 卷·第4题)南水北调工程缓解了北方一些地区水资源短缺问题，其中一部分水蓄入某水库．已知该水库水位为海拔1485m ．时，相应水面的面积为21400km ．；水位为海拔1575m ．时，相应水面的面积为21800km ．，将该水库在这两个水位间的形状看作一个棱台，则该水库水位从海拔1485m ．上升到1575m ．时，增加的水量约为 2.65≈)()A ．931.010m ⨯B ．931.210m ⨯C ．931.410m ⨯D ．931.610m ⨯【答案】C解析:依题意可知棱台的高为157.5148.59MN =-=(m)，所以增加的水量即为棱台的体积V ．棱台上底面积262140.014010S ==⨯km m ，下底面积262180.018010S '==⨯km m ，∴((66119140101801033V h S S =+=⨯⨯⨯+⨯+'(()679933320109618 2.6510 1.43710 1.410(m )=⨯+⨯≈+⨯⨯=⨯≈⨯．故选：C ．13．(2022年高考全国乙卷数学(理)·第9题)已知球O 的半径为1，四棱锥的顶点为O ，底面的四个顶点均在球O 的球面上，则当该四棱锥的体积最大时，其高为()A.13B ．12C ．33D ．22【答案】C解析：设该四棱锥底面为四边形ABCD ，四边形ABCD 所在小圆半径为r ，设四边形ABCD 对角线夹角为α，则2111sin 222222ABCD S AC BD AC BD r r r α=⋅⋅⋅≤⋅⋅≤⋅⋅=(当且仅当四边形ABCD 为正方形时等号成立)即当四棱锥的顶点O 到底面ABCD 所在小圆距离一定时，底面ABCD 面积最大值为22r 又22r h 1+=则21432327O ABCDV r h -=⋅⋅=≤=当且仅当222r h =即h C14．(2021高考天津·第6题)两个圆锥的底面是一个球的同一截面，顶点均在球面上，若球的体积为323π，两个圆锥的高之比为1:3，则这两个圆锥的体积之和为()A ．3πB ．4πC ．9πD ．12π【答案】B解析：如下图所示，设两个圆锥的底面圆圆心为点D ，设圆锥AD 和圆锥BD 的高之比为3:1，即3AD BD =，设球的半径为R ，则343233R ππ=，可得2R =，所以，44AB AD BD BD =+==，所以，1BD =，3AD =，CD AB ⊥ ，则90CAD ACD BCD ACD ∠+∠=∠+∠= ，所以，CAD BCD ∠=∠，又因为ADC BDC ∠=∠，所以，ACD CBD △∽△，所以，AD CDCD BD=，CD ∴=，因此，这两个圆锥的体积之和为()21134433CD AD BD πππ⨯⋅+=⨯⨯=．故选：B ．15．(2021高考北京·第4题)某四面体的三视图如图所示，该四面体的表面积为()()A ．33+22B ．3+C ．32+D ．33+2【答案】A解析：根据三视图可得如图所示的几何体-正三棱锥O ABC -，其侧面为等腰直角三角形，底面等边三角形，由三视图可得该正三棱锥的侧棱长为1，故其表面积为213311242⨯⨯⨯+⨯=，故选：A ．16．(2016高考数学北京理科·第6题)某三棱锥的三视图如图所示，则该三棱锥的体积为()()A ．16B ．13C ．12D ．1【答案】A解析：通过三视图可还原几何体为如图所示三棱锥，则通过侧视图得高1h =，底面积111122S =⨯⨯=，所以体积1136V Sh ==．17．(2020天津高考·第5题)若棱长为23的正方体的顶点都在同一球面上，则该球的表面积为()A ．12πB ．24πC ．36πD ．144π【答案】C【解析】这个球是正方体的外接球，其半径等于正方体的体对角线的一半，即()()()22223232332R ++==，所以，这个球的表面积为2244336S R πππ==⨯=．故选：C ．18．(2020北京高考·第4题)某三棱柱的底面为正三角形，其三视图如图所示，该三棱柱的表面积为()．()A ．63B ．623+C ．123D ．1223+【答案】D【解析】由题意可得，三棱柱的上下底面为边长为2的等边三角形，侧面为三个边长为2的正方形，则其表面积为：()1322222sin 601232S ⎛⎫=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯︒=+ ⎪⎝⎭．故选：D ．19．(2019·浙江·第4题)祖暅是我国南北朝时代的伟大科学家，他提出的“幂势既同，则积不容异”称为祖暅原理，利用该原理可以得到柱体的体积公式=V Sh 柱体，其中S 是柱体的底面积，h 是柱体的高．若某柱体的三视图如图所示(单位：cm )，则该柱体的体积(单位：3cm )是()A ．158B ．162C ．182D ．324【答案】B【解析】由三视图可知该几何体是棱柱，高为6，底面是由两个直角梯形组合而成，其中一个上底为4，下底为6，高为3，另一个的上底为2，下底为6，高为3，则该棱柱的体积为2646(33)616222++⨯+⨯⨯=．故选B ．20．(2019·上海·第14题)一个直角三角形的两条直角边长分别为1和2，将该三角形分别绕其两个直角边旋转得到的两个圆锥的体积之比为()A.1B ．2C ．4D ．8【答案】B【解析】依题意：ππ34123121=⋅⋅⋅=V ，ππ32213122=⋅⋅⋅=V ，选B.【点评】本题主要考查圆锥的体积.21．(2018年高考数学浙江卷·第3题)某几何体的三视图如图所示(单位：cm )，则该几何体的体积(单位：3cm )是()()A ．2B ．4C ．6D ．8【答案】C【解析】该几何体的直观图如图所示，该几何体是棱长为2的正方体的34，其体积333264V cm =⨯=22．(2018年高考数学课标Ⅲ卷(理)·第10题)设,,,A B C D 是同一个半径为4的球的球面上四点，ABC △为等边三角形且其面积为93D ABC -体积的最大值为()A ．123B ．183C ．3D ．543【答案】B解析：设ABC △的边长为a ，则21sin 60362ABC S a a =︒=⇒=△，此时ABC △外接圆的半径为11632sin 60232a r =⋅=⨯︒，故球心O 到面ABC 2216122R r -=-=，故点D 到面ABC 的最大距离为26R +=，此时11936333D ABC ABC D ABC V S d --=⋅=⨯=△，故选B ．点评：本题主要考查三棱锥的外接球，考查了勾股定理，三角形的面积公式和三棱锥的体积公式，判断出当DM ⊥平面ABC 时，三棱锥D ABC -体积最大很关键，由M 为三角形ABC 的重心，计算得到2233BM BE ==OM ，进而得到结果，属于较难题型．23．(2014高考数学重庆理科·第7题)某几何体的三视图如图所示，则该几何体的表面积为()A ．54B ．60C ．66D ．72正视图左视图俯视图5432【答案】B解析：由三视图可知，该几何体是由下方的直三棱柱与上方的四棱锥组成的组合体，其中直三棱柱底面为一个边长为3,4,5的直角三角形，高为2，上方的四棱锥是底面边长是3的正方形，一个侧面与直三棱柱的底面重合。
2014高考数学分类立体几何 doc
2014高考数学理科分类汇编 立体几何 李远敬整理 1.（北京17.）（本小题14分）如图，正方形AMDE 的边长为2，C B ,分别为MD AM ,的中点，在五棱锥ABCDE P -中，F 为棱PE 的中点，平面ABF 与棱PC PD ,分别交于点H G ,. （1）求证：FG AB //；（2）若⊥PA 底面ABCDE ，且PE AF ⊥，求直线BC 与平面ABF 所成角的大小，并 求线段PH 的长.2.（陕西5.）已知底面边长为1，侧棱长为2则正四棱柱的各顶点均在同一个球面上，则该球的体积为（ ）32.3A π .4B π .2C π 4.3D π3.（陕西17）（本小题满分12分）四面体ABCD 及其三视图如图所示，过被AB 的中点E 作平行于AD ，BC 的平面分别交四面体的棱CA DC BD ，，于点H G F ，，.（I ）证明：四边形EFGH 是矩形；（II ）求直线AB 与平面EFGH 夹角θ的正弦值.4.（重庆7）某几何体的三视图如图所示，则该几何体的表面积为（ ）A.54B.60C.66D.725.（课标1.12.）如图，网格纸上小正方形的边长为1，粗实线画出的是某多面体的三视图，则该多面体的个条棱中，最长的棱的长度为A .62B .42C .6D .46.（课标1.19）. (本小题满分12分)如图三棱锥111ABC A B C -中，侧面11BB C C 为菱形，1AB B C ⊥.(Ⅰ) 证明：1AC AB =；（Ⅱ）若1AC AB ⊥，o 160CBB ∠=，AB=Bc ，求二面角111A A B C --的余弦值. 7.（课标2.6.）如图，网格纸上正方形小格的边长为1（表示1cm ）,图中粗线画出的是某零件的三视图，该零件由一个底面半径为3cm ，高为6cm 的圆柱体毛坯切削得到，则切削掉部分的体积与原来毛坯体积的比值为（ ） A. 1727 B. 59 C. 1027 D. 138.（新课标2.11.）直三棱柱ABC-A 1B 1C 1中，∠BCA=90°，M ，N 分别是A 1B 1，A 1C 1的中点，BC=CA=CC 1， 则BM 与AN 所成的角的余弦值为（ ）A. 110B. 25C.3010 D. 229.（新课标2.18.） （本小题满分12分）如图，四棱锥P-ABCD 中，底面ABCD 为矩形，PA ⊥平面ABCD ，E 为PD 的中点. （Ⅰ）证明：PB ∥平面AEC ；（Ⅱ）设二面角D-AE-C 为60°，AP=1，AD=3，求三棱锥E-ACD 的体积.10（天津10.）一个几何体的三视图如图所示（单位：m ），则该几何体的体积为 3m .11（天津17、）（本小题满分13分）如图，四棱锥的底面是平行四边形，，,分别是棱的中点.（1）证明平面；（2）若二面角P-AD-B为，①证明：平面PBC⊥平面ABCD②求直线EF与平面PBC所成角的正弦值.12（广东18）（本小题满分13分）如图2，四边形ABCD 为矩形，PD ⊥平面ABCD ，AB=1,BC=PC=2,作如图3折叠，折痕EF ∥DC.其中点E ，F 分别在线段PD ，PC 上，沿EF 折叠后点P 在线段AD 上的点记为M ，并且MF ⊥CF. （1） 证明：CF ⊥平面MDF（2） 求三棱锥M-CDE 的体积.13（山东17）（本小题满分12分）如图，在四棱柱1111ABCD A B C D -中，底面ABCD 是等腰梯形，60DAB ∠=，22AB CD ==，M 是线段AB 的中点.（Ⅰ）求证：111//C M A ADD ；（Ⅱ）若1CD 垂直于平面ABCD 且13CD =，求平面11C D M 和平面ABCD 所成的角（锐角）的余弦值.14O 中，一个四面体的顶点坐标分别是（0,0,2），（湖北5）在如图所示的空间直角坐标系xyz（2,2,0），（1,2，1），（2,2,2），给出编号①、②、③、④的四个图，则该四面体的正视图和俯视图分别为（）A. ①和②B.③和①C. ④和③D.④和②15（湖北）如图，在棱长为2的正方体1111D C B A ABCD -中，N M F E ,,,分别是棱1111,,,D A B A AD AB 的中点，点Q P ,分别在棱1DD ,1BB 上移动，且()20<<==λλBQ DP .（1）当1=λ时，证明：直线1BC 平面EFPQ ;（2）是否存在λ，使平面EFPQ 与面PQMN 所成的二面角？若存在，求出λ的值；若不存在，说明理由.16.（湖南7．）一块石材表示的几何何的三视图如图2所示，将该石材切削、打磨，加工成球，则能得到的最大球的半径等于A ．1B ．2C ．3D ．4 17.（湖南19．） （本小题满分12分）如图6，四棱柱1111ABCD A B C D -的所有棱长都相等，11111,,ACBD O AC B D O ==四边形1111ACC A BDD B 和四边形均为矩形．（I ） 证明：1;OO ABCD ⊥底面 （II ）若1160,CBA C OB D ∠=--求二面角的余弦值．18（福建17.）（本小题满分12分）在平行四边形ABCD 中，1AB BD CD ===，,AB BCD CD BD ⊥⊥.将ABD ∆沿BD 折起，使得平面ABD ⊥平面BCD ，如图.（1）求证：CD ⊥CD ；（2）若M 为AD 中点，求直线AD 与平面MBC 所成角的正弦值.19。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数学高考综合能力题选讲14
立体几何中的有关计算
题型预测
立体几何中的计算主要是求角和距离．其中二面角的平面角和点到平面的距离（体积）常常作为考查的重点．
范例选讲
例1 长方体1111D C B A ABCD -中，1==BC AB ，
21=AA ，E 是侧棱1BB 中点．
（1）求直线1AA 与平面E D A 11所成角的大小；
（2）求二面角B AC E --1的大小； （3）求三棱锥E D C A 11-的体积．
讲解：（1）要求线面所成角，首先需要找到这个角，为此，我们应该先作出面E D A 11的一条垂线．不难发现，AE 正为所求．
由长方体1111D C B A ABCD -知：1111A ABB A D 面⊥，又11A A B B AE 面⊂，
所以，AE A D ⊥11．
在矩形11A ABB 中，E 为1BB 中点且21=AA ，1=AB ，所以，21==E A AE ，所以，AE A 1∆为等腰直角三角形，AE EA ⊥1．
所以，⊥AE 面E D A 11．
所以，AE A 1∠就是直线1AA 与平面E D A 11所成的角，为︒45．
（2）要作出二面角的平面角，一般的思路是最好能找到其中一个面的一条垂线，则可利用三垂线定理（或逆定理）将其作出．
B
A
C
D
B 1
A 1
C 1
D 1
E
注意到
11B C C
B AB 面⊥，所以，面⊥
1A B C 11B C C B 面，所以，只需在11BCC B 面内过点E 作1BC EF ⊥于F ，则⊥EF 面1ABC ．
过F 作1AC FG ⊥于G ，连EG ，则EGF ∠就是二
面角B AC E --1的平面角．
在1EBC ∆中，5
521111
1
=⋅==
∆BC B C EB BC S EF EBC ，
所以，5
532211=
-=EF E C F C ．
在1ABC ∆中，10
30
sin 1111=⋅
=∠⋅=AC AB F C G FC F C FG ． 在EFG Rt ∆中，3
6
tan ==
∠FG EF EGF ． 所以，二面角B AC E --1的平面角的大小为3
6
arctan
．
（3）要求三棱锥E D C A 11-的体积，注意到（2）中已经求出了点E 到平面
11D AC 的距离EF ．所以，
6
1
613111111111=⋅⋅=⋅==∆--EF CD AD EF S V V D AC D AC E E D C A ．
另一方面，也可以利用等积转化．
因为11//C D AB ，所以，//AB E D C 11面．所以，点A 到平E D C 11面的距离就
等于点B 到平E D C 11面的距离．所以，
6
1
61311111111111111=⋅⋅=⋅===∆---C D B C EB C D S V V V EBC EBC D E D C B E D C A ．
点评：求角的一般方法是：先作出所求角，然后再解三角形．利用三垂线定理作出二面角的平面角是很常用的方法．
B A
C D
B 1
A 1
C 1
D 1
E F
G
例2 如图：三棱台111C B A ABC -中，侧棱1
CC ⊥底面ABC ，︒=∠120ACB ，a BC a AC 2,==，
a C B =11，直线1AB 与1CC 所成的角等于60°．
（1）求二面角B AC B --1的大小； （2）求点B 到平面AC B 1的距离．
讲解 无论从已知（直线1AB 与1
CC 所成的角等于60°）的角度还是从所求（二面角B AC B --1）的角度，过1B 作
1CC 的平行线都是当然之举．
在平面CB C B 11中，过1B 作C C D B 11//交CB 于点D ，连接AD ，则1ADB ∠就是直线1AB 与1CC 所成的角．所以，
︒=∠601ADB ．
又因为1CC ⊥底面ABC ，所以，D B 1⊥底面ABC ．
在平面ABC 内过点D 作AC DE ⊥于E ，连E B 1，则AC E B ⊥1，所以，
ED B 1∠就是二面角B AC B --1的平面角． 在ACD ∆中，a CD AC CD AC AD 3120cos 222=︒⋅-+=
．
在Rt D AB 1∆中，a AD D B =︒⋅=60cot 1．
在Rt CED ∆中，a CE DE 2
3
60sin =
︒⋅=．
在Rt D EB 1∆中，3
3
22
3
tan 1=
=
∠a a ED B ． A
B
C
A 1
B 1
C 1
A
B
C
A 1
B 1
C 1
D
E H
所以，二面角B AC B --1的平面角的大小为：3
3
2arctan
．
（2）由D 为BC 中点，故点B 到平面AC B 1的距离等于点D 到平面AC B 1的
距离的2倍，作E B DH 1⊥于H ．由（1）知ED B AC 1面⊥，所以，DH AC ⊥，所以，AC B DH 1面⊥，所以，DH 就是点D 到平面AC B 1的距离．
在Rt D EB 1∆中，a DB DE DB DE EB DB DE DH 7
21
2
1
211
1
=
+⋅=⋅=
．
所以，点B 到平面AC B 1的距离等于
a 7
21
2． 另外，我们也可以用体积法求出这个距离．
设点B 到平面AC B 1的距离为h ．则由=-ACB B V 11ACB B V -及
31163sin 2131311a D B ACB BC AC D B S V ABC ACB B =⋅⎪⎭
⎫
⎝⎛∠⋅⋅⋅=⋅=
∆-， 221214
721211a D B ED AC E B AC S ACB =+⋅=⋅=
∆可得： =⋅
=
=
∆-4
763332
3
1
1a a S V h ACB ACB B a 7212．
所以，点B 到平面AC B 1的距离等于
a 7
21
2．
点评 等积变形是求体积和求距离时常用的方法．。