立体几何:多面体
立体几何知识点讲解
立体几何(一)空间几何体的结构特征 (1)多面体——由若干个平面多边形围成的几何体. 围成多面体的各个多边形叫叫做多面体的面,相邻两个面的公共边叫做多面体的棱,棱与棱的公共点叫做顶点。
1.棱柱1.1棱柱——有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面所围成的几何体叫做棱柱。
1.2相关棱柱几何体系列(棱柱、斜棱柱、直棱柱、正棱柱)的关系:①⎧⎪⎧−−−−−→⎨⎪−−−−−→⎨⎪⎪⎩⎩底面是正多形棱垂直于底面斜棱柱棱柱正棱柱直棱柱其他棱柱底面为矩形①侧棱都相等,侧面是平行四边形;②两个底面与平行于底面的截面是全等的多边形;③过不相邻的两条侧棱的截面是平行四边形;④直棱柱的侧棱长与高相等,侧面与对角面是矩形。
1.棱柱.⑴①直棱柱侧面积:Ch S =(C 为底面周长,h 是高)该公式是利用直棱柱的侧面展开图为矩形得出的.②斜棱住侧面积:l C S 1=(1C 是斜棱柱直截面周长,l 是斜棱柱的侧棱长)该公式是利用斜棱柱的侧面展开图为平行四边形得出的.⑵{四棱柱}⊃{平行六面体}⊃{直平行六面体}⊃{长方体}⊃{正四棱柱}⊃{正方体}. {直四棱柱}⋂{平行六面体}={直平行六面体}.3.棱锥3.1棱锥——有一个面是多边形,其余各面是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成的几何体叫做棱锥。
正棱锥——如果有一个棱锥的底面是正多边形,并且顶点在底面的射影是底面的中心,这样的棱锥叫做正棱锥。
3.2棱锥的性质:①平行于底面的截面是与底面相似的正多边形,相似比等于顶点到截面的距离与顶点到底面的距离之比; ②正棱锥各侧棱相等,各侧面是全等的等腰三角形;③正棱锥中六个元素,即侧棱、高、斜高、侧棱在底面内的射影、斜高在底面的射影、底面边长一半,构成四个直角三角形。
)(如上图:,,,SOB SOH SBH OBH 为直角三角形) 二 点、直线、平面之间的位置关系 (一) 平面的基本性质1.平面——无限延展,无边界 三个定理与三个推论公理1:如果一条直线上有两点在一个平面内,那么直线在平面内。
立体几何基础知识汇总
3.直线与平面的位置关系有平行、相交、在平面内三种情况.
4.平面与平面的位置关系有平行、相交两种情况.
5.等角定理
空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补.
1.三个推论
推论 1:经过一条直线和这条直线外一点有且只有一个平面;
推论 2:经过两条相交直线有且只有一个平面;
推论 3:经过两条平行直线有且只有一个平面.
17. 如图,在五面体 ABCDEF 中,四边形 CDEF 为矩形, AD CD.证明: AB 平面 ADF .
18. 如图,四棱锥 S ABCD 中,SD 底面 ABCD ,AB / /CD ,AD DC ,AB AD 1 ,DC 2 , SD 2 , E 为棱 SB 的中点.求证: SC 平面 ADE .
13. 己知三棱 柱ABC A1B1C1, 点A1 在底面 ABC 上的射影恰为 AC 的中点 D , BCA 90 , AC BC 2, 又知 BA1 AC1. 求证: AC1 平面A1BC .
14. 如图,在四棱锥 P ABCD 中,底面 ABCD 为矩形,PD 平面 ABCD ,E 为棱 PB 的中点,PB 2 ,PD 1,BPC 45 .证 明: PC 平面 ADE .
9. 如图,在三棱锥 P ABC 中,G 是棱 PA 的中点,PC AC , 且 PB AB AC BC 2 , PC 1.求证:直线 BG 平面 PAC .
10. 如图,在三棱锥 P ABC 中, PA 面 AABBCC,,AACC AABB,,PPAA AADD22DDCC22,,AAEE AABB 33.求证:
立体几何系统提升精讲
1.多面体的表(侧)面积
因为多面体的各个面都是平面,所以多面体的侧面积就是所有侧面的面积之和,表面积是侧面积与底面
探索立体几何多面体练习题汇总
探索立体几何多面体练习题汇总在学习立体几何的过程中,掌握各种多面体的性质和计算方法是非常重要的。
本文将为大家梳理一些立体几何多面体的练习题,帮助大家巩固这一知识点。
一、正方体正方体是具有六个面都是正方形的多面体。
假设正方体的边长为a,则它的表面积为6a^2,体积为a^3。
练习题一:一个正方体的表面积是96平方厘米,求其边长和体积。
解答:设正方体的边长为a,则有6a^2=96。
解得a=4。
所以该正方体的边长为4厘米,体积为4^3=64立方厘米。
二、长方体长方体是具有六个面都是矩形的多面体。
假设长方体的长、宽、高分别为a、b、c,则它的表面积为2(ab+ac+bc),体积为abc。
练习题二:一个长方体的表面积为144平方厘米,其长、宽、高分别为3厘米、4厘米和x厘米,求x的值以及体积。
解答:根据表面积的计算公式2(ab+ac+bc)=144,代入a=3、b=4,得到2(12+3x+4x)=144。
化简得到30x=108,解得x=3.6。
所以该长方体的高为3.6厘米,它的体积为3×4×3.6=43.2立方厘米。
三、正六面体正六面体是具有六个面都是正六边形的多面体。
设正六面体的边长为a,则它的表面积为6a^2,体积为(√2a)^3。
练习题三:一个正六面体的表面积为54√3平方厘米,求其边长和体积。
解答:根据表面积的计算公式6a^2=54√3,化简得到a^2=9√3。
解得a=3√3。
所以该正六面体的边长为3√3厘米,体积为(√2×3√3)^3=54√2立方厘米。
四、正四面体正四面体是具有四个面都是正三角形的多面体。
设正四面体的边长为a,则它的表面积为√3a^2,体积为(a^3)/(6√2)。
练习题四:一个正四面体的表面积为12√3平方厘米,求其边长和体积。
解答:根据表面积的计算公式√3a^2=12√3,化简得到a^2=16。
解得a=4。
所以该正四面体的边长为4厘米,体积为(4^3)/(6√2)=16√2/3立方厘米。
多面体顶点数棱数和面数的关系
多面体顶点数棱数和面数的关系一、多面体的基本概念多面体是由平面围成的立体图形,它由顶点、棱和面组成。
顶点是多面体的尖端,棱是连接两个顶点的线段,面是棱所围成的平面区域。
多面体的三个基本要素相互关联,构成了多面体的结构。
二、顶点数、棱数和面数之间的关系对于任意一个多面体来说,其顶点数、棱数和面数之间存在着一定的关系。
这一关系可以通过欧拉公式来描述,即:顶点数 + 面数 = 棱数 + 2。
三、正多面体的特殊关系正多面体是指所有面都是正多边形,且每个顶点都是相同的多面体。
根据欧拉公式,正多面体的顶点数、棱数和面数之间存在着特殊的关系。
1. 正四面体正四面体是最简单的正多面体,由四个全等的正三角形构成。
根据欧拉公式,正四面体的顶点数、棱数和面数之间的关系为:顶点数 + 面数 = 棱数 + 2,代入正四面体的特殊关系,可得:4 + 面数 = 棱数 + 2,化简后可得:面数 = 棱数 + 2 - 4,即:面数 = 棱数 - 2。
2. 正六面体正六面体又称为立方体,由六个全等的正方形构成。
根据欧拉公式,正六面体的顶点数、棱数和面数之间的关系为:顶点数 + 面数 = 棱数 + 2,代入正六面体的特殊关系,可得:8 + 面数 = 棱数 + 2,化简后可得:面数 = 棱数 + 2 - 8,即:面数 = 棱数 - 6。
3. 正八面体正八面体由八个全等的正三角形构成。
根据欧拉公式,正八面体的顶点数、棱数和面数之间的关系为:顶点数 + 面数 = 棱数 + 2,代入正八面体的特殊关系,可得:6 + 面数 = 棱数 + 2,化简后可得:面数 = 棱数 + 2 - 6,即:面数 = 棱数 - 4。
四、其他多面体的关系除了正多面体外,一般的多面体的顶点数、棱数和面数之间的关系没有特殊的规律。
不同的多面体由于其形状和结构的不同,其顶点数、棱数和面数的关系也不相同。
通过欧拉公式,我们可以计算出不同多面体的顶点数、棱数和面数之间的关系。
空间几何中的多面体与多面体网格
空间几何中的多面体与多面体网格多面体是空间中的一种基本几何体,它由许多面所构成,每个面都是由直线段相连而成的闭合图形。
多面体广泛应用于建筑、工程、数学和计算机图形学等领域。
与此相关的是多面体网格, 是用来表示和处理多面体的离散化结构。
本文将介绍多面体的基本概念、性质以及多面体网格的特点和应用。
一、多面体的定义和性质多面体是指一个闭合的、由平面所围成的空间几何体。
换言之,它是一个有限个平面的交集,每个平面对应一个多边形的面。
多面体的每个面都是平面上的一个封闭图形,相邻面之间通过边共享,而每个边都由两个顶点所连接。
多面体的一些基本性质包括:面的个数、边的个数、顶点的个数以及每个顶点周围所连接的边的个数。
根据欧拉定理,对于一个具有V个顶点、E条边和F个面的多面体,有V + F = E + 2成立。
这个定理提供了计算多面体性质的一个基本关系。
二、多面体的种类常见的多面体包括:三角形、四面体、正方体、六面体、八面体等。
其中,三角形是一种特殊的多面体,它的每个面都是三角形。
四面体是最简单的三维多面体,它有四个面和四个顶点。
正方体是具有六个面和八个顶点的多面体,它的每个面都是正方形。
还有一类特殊的多面体叫做凸多面体,它满足任意两点之间的直线段完全位于多面体内部,不与多面体的边和顶点相交。
凸多面体具有许多有用的性质和应用。
相反,非凸多面体则至少存在一对顶点的连线与多面体的边或面相交。
三、多面体网格多面体网格是用来离散表示和处理多面体的一种结构。
它将多面体分解为一组三维网格元素,如三角形、四面体等。
多面体网格可以应用于计算流体力学、有限元分析、计算机图形学等领域,用来模拟和分析复杂的物理现象和结构。
多面体网格的生成算法涉及网格节点的位置计算、网格单元的连接关系和边界条件的处理等。
常用的生成算法包括:Delaunay三角剖分、边界生成法、体素化等。
生成的多面体网格可以方便地用于仿真、可视化和工程分析等应用。
四、多面体网格的应用多面体网格在各个领域都有广泛的应用。
高中数学立体几何正多面体解题技巧
高中数学立体几何正多面体解题技巧立体几何是高中数学中的一个重要分支,而正多面体作为其中的一种特殊立体,也是我们在解题过程中经常会遇到的题型。
本文将重点介绍高中数学立体几何正多面体解题技巧,并通过具体题目的举例,阐述这些技巧的应用和考点。
一、正多面体的定义和特点正多面体是指所有的面都是等边等角的多面体。
根据欧拉定理,正多面体的面数、顶点数和边数之间存在着特殊的关系:面数加上顶点数等于边数加上2。
这个定理在解题过程中经常会用到,可以帮助我们确定未知数,简化计算。
二、正多面体的分类和性质常见的正多面体有四面体、六面体、八面体、十二面体和二十面体。
每种正多面体都有其特定的性质和特点,我们需要熟悉它们的特征,才能在解题中灵活运用。
以六面体为例,它有六个面,每个面都是正方形,六个顶点和十二条棱。
我们可以通过计算得出六面体的表面积和体积,这些都是解题中常见的考点。
三、正多面体的体积计算计算正多面体的体积是解题中最常见的问题之一。
对于六面体而言,我们可以通过计算正方形的面积乘以高来得到体积。
举例:已知一个六面体的边长为a,求其体积。
解析:由于六面体的每个面都是正方形,因此其面积为a^2。
而六面体的高等于边长,所以体积为V=a^2*a=a^3。
这个题目的考点是正多面体的体积计算,我们通过计算正方形的面积乘以高来得到答案。
这个方法同样适用于其他正多面体的体积计算。
只需要根据题目中给出的条件,计算出对应形状的面积和高,就可以得到体积的结果。
四、正多面体的表面积计算计算正多面体的表面积是解题中另一个常见的问题。
对于六面体而言,我们可以通过计算每个面的面积再求和来得到表面积。
举例:已知一个六面体的边长为a,求其表面积。
解析:六面体有六个面,每个面都是正方形,所以每个面的面积为a^2。
而六面体有六个面,所以表面积为S=6*a^2。
这个题目的考点是正多面体的表面积计算,我们通过计算每个面的面积再求和来得到答案。
同样,这个方法也适用于其他正多面体的表面积计算。
立体几何初步知识点:多面体的分类
立体几何初步知识点:多面体的分类多面体是指在三维空间中由多个面构成的几何体。
它在数学和几何学研究中有着重要的地位。
本文介绍多面体的分类及其相关知识点。
正多面体正多面体是指所有的面都是相等正多边形且每个顶点的度数相等的多面体。
常见的正多面体包括:1. 正四面体:由四个等边三角形构成。
2. 正六面体(立方体):由六个正方形构成。
3. 正八面体(八面体):由八个等边三角形构成。
4. 正十二面体:由十二个正五边形构成。
5. 正二十面体:由二十个等边三角形构成。
正多面体具有对称优美的外形,被广泛应用于科学和艺术领域。
凸多面体与凹多面体多面体根据其中的面是否都在外部形成的关系,可以分为凸多面体和凹多面体。
1. 凸多面体:所有的面都在外部,不存在凹陷的部分。
例如立方体。
2. 凹多面体:至少有一个面的一部分在多面体的内部。
例如棱柱体。
凸多面体具有清晰的界限和稳定的结构,而凹多面体则具有不规则的形状。
棱数和面数多面体的棱数是指多面体中的边的数量,面数是指多面体中的面的数量。
例如,一个六面体(立方体)有八条棱和六个面。
总结多面体的分类主要包括正多面体、凸多面体和凹多面体。
正多面体是指所有面都是相等正多边形且每个顶点的度数相等的多面体。
凸多面体的所有面都在外部,而凹多面体至少有一个面的一部分在多面体的内部。
多面体的棱数是指多面体中的边的数量,面数是指多面体中的面的数量。
多面体在几何学中具有重要的应用价值,对于理解和解决实际问题有着重要的帮助。
空间几何中的多面体与空间多面体
空间几何中的多面体与空间多面体多面体是空间几何中的一种重要的几何形体,它由多个平面多边形(面)组成,并且这些面之间的边、角都满足特定的条件。
在本文中,将介绍多面体的概念、特征以及常见的空间多面体。
一、多面体的概念与特征多面体是指由多个平面多边形组成的立体图形,其中每个多边形被称为一个面,相邻面之间共享一条边,且每条边有且只有两个相邻的面。
除了顶点处的面可以是两个或两个以上相邻面外,其他面都是三个或三个以上的面的共享面。
多面体是空间中的一个封闭体,不包含任何空洞。
多面体的边界由面和边界上的顶点组成。
多面体有一些特征,首先,多面体的面都是平面多边形,其边数可以是相同的,也可以是不同的。
其次,多面体的顶点数和面的数目满足欧拉公式:顶点数 + 面的数目 - 边的数目 = 2。
这个公式描述了多面体的特征性质,使得我们可以通过已知的信息来求解未知的属性。
二、常见的空间多面体1. 正多面体正多面体是指所有的面都是相等的正多边形,并且在每个顶点处相交的面数相同。
常见的正多面体有正四面体、正六面体、正八面体和正十二面体。
2. 正四面体正四面体由四个全等的正三角形构成,每个顶点相交的面数为三。
正四面体具有四面等边、四顶点共面、对称性等特点。
3. 正六面体正六面体由六个全等的正方形构成,每个顶点相交的面数为三。
正六面体具有六个面相等、八个顶点、十二条棱等特点。
4. 正八面体正八面体由八个全等的正三角形构成,每个顶点相交的面数为四。
正八面体具有六个面相等、六个顶点、十二条棱等特点。
5. 正十二面体正十二面体由十二个全等的正五边形构成,每个顶点相交的面数为五。
正十二面体具有十二个面相等、二十个顶点、三十条棱等特点。
以上所述的正多面体是最常见的空间多面体,它们具有特定的对称性和美学价值,在科学和艺术领域有着广泛的应用。
三、空间多面体的应用空间多面体不仅在几何学中有着重要的地位,还在许多领域有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用:1. 导航与地图空间多面体可以用于导航和地图制作中,通过多面体的特征性质和拓扑结构,可以更好地理解地理空间关系,为导航和地图提供准确、直观的信息。
初中八年级数学教案:立体几何——正多面体的特征分析
初中八年级数学教案:立体几何——正多面体的特征分析一级标题:引言几何学作为数学的一个重要分支,对于学生的数学素养和空间思维的培养具有重要的意义。
正多面体作为立体几何的一个重要概念,是在初中数学中常常出现的内容之一。
本教案旨在帮助八年级学生深入了解正多面体的定义、性质和特征,培养学生的几何思维和解决问题的能力。
二级标题:正多面体的定义在开始学习正多面体之前,首先需要明确正多面体的定义。
正多面体是指所有的面都是全等正多边形,并且每个顶点所包围的面数相等的立体图形。
正多面体可以分为五种:四面体、六面体、八面体、十二面体和二十面体。
每个正多面体都具有独特的性质和特征。
二级标题:正多面体的性质正多面体具有许多重要的性质,这些性质有助于我们深入理解和分析正多面体。
1.面的种类与数目:每个正多面体的面都是由全等正多边形构成的,且每个面的数目是相等的。
例如,四面体由四个全等的三角形构成,八面体由八个全等的正正方形构成。
2.顶点的数目:每个正多面体的顶点数也是相等的。
顶点是面的交点,可以通过顶点数的不同来区分不同的正多面体。
例如,六面体有八个顶点,十二面体有二十个顶点。
3.边的种类与数目:正多面体的边也是全等的。
边是连接面的线段,可以通过边的数目来判断正多面体的种类。
例如,四面体有六条边,六面体有十二条边。
4.对称性:所有的正多面体都具有高度的对称性。
即,通过某种操作(如旋转或翻转),正多面体能够在空间中重合到自身。
这种对称性有助于我们在解决问题时找到相关的对称性质。
二级标题:正多面体的特征分析正多面体的特征分析是我们研究和解决问题时的重要方法之一。
通过深入分析正多面体的性质和特点,我们可以更好地理解和应用正多面体。
1.检验正多面体:在判断一个立体图形是否为正多面体时,可以根据其面、顶点和边的性质进行检验。
首先,计算面、顶点和边的数目是否相等;其次,确定每个面是否为全等的正多边形;最后,确认顶点所包围的面数是否相等。
多面体认识不同类型的多面体
多面体认识不同类型的多面体多面体在几何学中,多面体是指由多个平面多边形组成的立体图形。
它具有多个面、边和顶点,不同类型的多面体拥有不同的特征和性质。
本文将介绍几种常见的多面体,并探讨它们的特点和应用。
1. 正方体(Cube)正方体是最简单的多面体之一,它的每个面都是正方形,共有6个面,12个边,8个顶点。
正方体有许多有趣的特性,例如:它的对面总是平行且间距相等,任何一条边的长度都相等。
正方体广泛应用于建筑、游戏和数学等领域。
2. 正四面体(Tetrahedron)正四面体是由四个相等的正三角形构成的多面体。
它有4个面,6个边,4个顶点。
正四面体具有高度对称性和稳定性,是一种常见的立体模型。
它的四个面都相等,任意两个面的夹角为70.53度。
3. 正六面体(Hexahedron)正六面体也被称为立方体,是由六个正方形组成的多面体。
它具有6个面,12个边,8个顶点。
正六面体是一种稳定且常见的几何体,它应用广泛,例如骰子、盒子和建筑结构等。
4. 正八面体(Octahedron)正八面体由八个相等的正三角形组成。
它具有8个面,12个边,6个顶点。
正八面体的每个面都和其他三个面相交,形成六个顶点处的对称性。
正八面体在结构工程和晶体学等领域有重要的应用。
5. 正十二面体(Dodecahedron)正十二面体由十二个相等的正五边形组成,它具有12个面,30个边,20个顶点。
正十二面体是一种稳定且对称性高的多面体,在建筑、设计和几何学等领域被广泛运用。
6. 正二十面体(Icosahedron)正二十面体由二十个相等的正三角形组成。
它具有20个面,30个边,12个顶点。
正二十面体具有高度对称性和稳定性,被广泛应用于建筑、科学研究等领域。
总结:多面体是立体几何学中的重要概念,拥有多个面、边和顶点。
本文介绍了正方体、正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体和正二十面体等六种常见的多面体。
它们各自具有特定的几何性质和应用领域,为我们研究和探索立体世界提供了重要的工具和理论基础。
立体几何同步训练14多面体及欧拉公式
立体几何同步训练14多面体及欧拉公式欧拉公式是在立体几何中一个非常重要的定理,它描述了一个多面体的顶点数、边数和面数之间的关系。
欧拉公式的形式可以用如下的式子表示:V-E+F=2其中,V代表多面体的顶点数,E代表多面体的边数,F代表多面体的面数。
多面体是指一个由平面多边形所围成的立体体积,根据多边形的数量和形状不同,可以得到不同的多面体,例如正多面体、凸多面体和凹多面体等。
首先,我们来讨论一些常见的多面体。
1.正多面体:所有的面都是相等的正多边形,且每个顶点都相等,例如正方体、正八面体和正二十面体等。
所有的正多面体都具有着完全相同的顶点、边和面的数量。
2.非正多面体:所有的面不都是相等的正多边形,例如长方体、八面体和十二面体等。
相比于正多面体,非正多面体的顶点、边和面的数量可以有所不同。
3.凸多面体:多面体内部的所有点都位于多面体表面的同一侧。
一个常见的例子是立方体,它是一个边相等、面相等且角相等的凸多面体。
4.凹多面体:多面体内部的一些点位于多面体表面的两侧。
一个常见的例子是镂空的球。
根据欧拉公式,我们可以通过任意两个量确定多面体的第三个量。
假设我们知道多面体的顶点数和面数,我们就可以通过欧拉公式计算出边数。
同样地,如果我们知道多面体的边数和面数,我们也可以计算出顶点数。
例如,我们考虑一个正四面体。
它有4个面,因此F=4、每个面都是一个等边三角形,有3条边,所以E=3x4/2=6、通过欧拉公式,我们可以计算出这个正四面体有多少个顶点:V-6+4=2,因此V=4同样地,我们可以计算其他正多面体的顶点数、边数和面数。
欧拉公式在立体几何中有着广泛的应用。
它不仅可以用来计算多面体的未知量,还能帮助我们理解多面体的结构和性质。
在数学研究和实际应用中,欧拉公式发挥着重要的作用,例如在蛋白质结构的研究中,欧拉公式可以用来计算蛋白质的拓扑特性。
总结起来,欧拉公式是立体几何中的一个重要定理,它描述了多面体的顶点数、边数和面数之间的关系。
初识立体几何:多面体的概念
初识立体几何:多面体的概念立体几何是数学的一个分支,研究的是三维空间中各种几何物体的形状、性质和关系。
而多面体则是立体几何中最基本的一种几何物体。
本文将介绍多面体的概念以及它的特点和分类。
1. 多面体的定义多面体是一个由平面多边形围成的封闭几何体,其每个面都是一个平面多边形,面与面之间通过棱相连。
多面体可以是有限的,也可以是无限的。
有限多面体是指其面的个数是有限的,而无限多面体则是相反。
2. 多面体的特点(1)多边形:作为多面体的面,每个面都是一个多边形,它们可以是三角形、四边形、五边形等。
(2)顶点:多面体的每个面都有一个共同的顶点,通过这些顶点可以确定多面体的形状。
(3)棱:相邻的面通过棱相连,棱是多面体的边界线段。
(4)角:多面体的每个面都有一个顶点,通过顶点可以形成多面体的各个角。
3. 多面体的分类多面体可以根据其面的形状和个数进行分类。
以下是几种常见的多面体:(1)三棱柱:由一个底面为三角形,且与底面平行的三个面围成的多面体。
(2)四棱柱:由一个底面为四边形,且与底面平行的四个面围成的多面体。
(3)四棱锥:由一个底面为四边形,以及与底面不共面的四个三角形面围成的多面体。
(4)正方体:由六个面都为正方形的多面体。
(5)正八面体:由八个面都为正三角形的多面体。
(6)正十二面体:由十二个面都为正五边形的多面体。
4. 多面体的性质多面体具有一些独特的性质,如:(1)面、顶点和棱的关系:设多面体的面数为F,顶点数为V,棱数为E,则有欧拉公式 F + V = E + 2。
(2)面的角和:每个面的角和恒为360°。
(3)对称性:多面体可以存在各种对称性,如旋转对称、镜像对称等。
总结:多面体是立体几何中最基本的几何物体,由平面多边形组成,具有面、顶点和棱等特点。
根据其面的形状和个数,多面体可以分为不同的种类。
多面体具有一系列特定的性质和规律,通过研究多面体的性质,我们可以深入理解立体几何的基本原理。
立体几何多面体与球体的性质
立体几何多面体与球体的性质立体几何多面体与球体的性质是高中数学课程中的重要内容。
在本文中,将介绍多面体和球体的基本概念,以及它们的特性和性质。
一、多面体的性质多面体是由多个平面多边形所组成的立体图形。
根据多边形的形状和特点不同,多面体可以分为正多面体和非正多面体。
1. 正多面体正多面体是指所有的面都是相等的正多边形,并且相邻面的交线都通过一个点。
常见的正多面体有四面体、八面体和二十面体。
- 四面体:四面体是最简单的正多面体,它由四个面组成,每个面都是一个三角形。
四面体的特点是任意两个面都有共边线,且相邻的三个面的交点在同一直线上。
- 八面体:八面体是由六个四边形面和八个顶点组成的正多面体。
八面体的特点是每个面都是正方形,且每个顶点都与其他四个面相交。
- 二十面体:二十面体是由十二个五边形面和二十个顶点组成的正多面体。
二十面体的特点是每个面都是正五边形,且每个顶点都与其他五个面相交。
2. 非正多面体非正多面体是除正多面体以外的所有多面体。
非正多面体的面可以是任意的多边形,相邻面的交线也可以是任意的曲线。
二、球体的性质球体是由一个平面上的圆绕着直径旋转一周形成的。
球体是一种特殊的立体图形,具有许多独特的性质。
1. 半径与直径球体的半径是从球心到球面上的任意一点的距离,而直径是球面上通过球心的任意两点间的距离。
球体的半径和直径具有以下关系:直径等于半径的二倍。
2. 表面积和体积球体的表面积和体积是球体的两个重要性质。
- 表面积:球体的表面积是指球体表面所包围的所有面积的总和。
球体的表面积公式为:4πr²,其中r是球体的半径。
- 体积:球体的体积是指球体所包围的空间的大小。
球体的体积公式为:(4/3)πr³,其中r是球体的半径。
3. 球面上的点与圆的关系球面上的任意一点与球心之间的距离等于球心附近的一个圆的半径。
这个关系被称为球面上的点与圆的关系。
4. 球切割与球切线球体可以被一个平面切割成两部分或多部分。
初中知识点归纳——立体几何篇
初中知识点归纳——立体几何篇立体几何是初中数学的重要内容之一,它主要研究空间中的各种几何体的性质和相互关系。
掌握立体几何的基本概念和性质,对于解题和解决实际问题非常有帮助。
本文将对初中立体几何的知识点进行归纳和总结,帮助读者更好地理解和运用这些知识。
一、立体几何的基本概念1. 点、线、面和体:点是没有长宽高的,用大写字母表示;线是由无数个连续点组成的,用两个点的大写字母表示;面是由无数个连续线组成的,用大写字母表示;体是由无数个连续面组成的,用大写字母表示。
2. 多面体和非多面体:多面体是由多个平面围成的立体,如正方体、长方体等;非多面体则不是由平面围成的,如圆柱体、圆锥体等。
二、立体图形的计算1. 面积的计算:不同立体图形的面积计算公式不同。
常见的计算公式有:- 正方体的表面积 = 6 × (边长)²- 长方体的表面积 = 2 × (长 ×宽 + 长 ×高 + 宽 ×高)- 圆柱体的侧面积= 2 × π × 半径 ×高- 球的表面积= 4 × π × 半径²2. 体积的计算:不同立体图形的体积计算公式也不同。
常见的计算公式有:- 正方体的体积 = 边长³- 长方体的体积 = 长 ×宽 ×高- 圆柱体的体积= π × 半径² ×高- 球的体积= (4/3) × π × 半径³三、常见的立体几何体1. 正方体:所有的边相等且平行于坐标轴,有六个面,每个面上有四个顶点。
2. 长方体:所有的边相等或相等且平行于坐标轴,有六个面,每个面上有四个顶点。
3. 三棱柱:两个底面是相等的全等三角形,有三个长方形的面,每个面上有两个顶点。
4. 圆柱体:两个底面是相等的圆形,有一个长方形的面,每个面上有两个顶点。
2022复习立体几何----空间几何体及其表面积与体积(学
空间几何体的表面积和体积知识梳理1.多面体的表(侧)面积多面体的各个面都是平面,则多面体的侧面积就是所有侧面的面积之和,表面积是侧面积与底面面积之和.2.圆柱、圆锥、圆台的侧面展开图及侧面积公式3.1.正方体与球的切、接常用结论正方体的棱长为a,球的半径为R(1)若球为正方体的外接球,则2R=3a;(2)若球为正方体的内切球,则2R=a;(3)若球与正方体的各棱相切,则2R=2a.2.长方体的共顶点的三条棱长分别为a,b,c,外接球的半径为R,则2R=a2+b2+c2.3.正四面体的外接球的半径R=64a,内切球的半径r=612a,其半径R∶r=3∶1(a为该正四面体的棱长).诊断自测1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”)(1)锥体的体积等于底面面积与高之积.()(2)两个球的体积之比等于它们的半径比的平方.()(3)台体的体积可转化为两个锥体的体积之差.()(4)已知球O的半径为R,其内接正方体的边长为a,则R=32a.()2.已知圆锥的表面积等于12π cm2,其侧面展开图是一个半圆,则底面圆的半径为()A.1 cmB.2 cmC.3 cmD.32cm3.如图,将一个长方体用过相邻三条棱的中点的平面截出一个棱锥,则该棱锥的体积与剩下的几何体体积的比为________.4.(2020·天津卷)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.144π5.(2020·全国Ⅲ卷)如图为某几何体的三视图,则该几何体的表面积是()A.6+42B.4+42C.6+23D.4+236.(2020·浙江卷)已知圆锥的侧面积(单位:cm2)为2π,且它的侧面展开图是一个半圆,则这个圆锥的底面半径(单位:cm)是__________.考点一空间几何体的表面积与侧面积1.已知圆柱的上、下底面的中心分别为O1,O2,过直线O1O2的平面截该圆柱所得的截面是面积为8的正方形,则该圆柱的表面积为()A.122πB.12πC.82πD.10π2.(2020·北京卷)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.6+ 3B.6+23C.12+ 3D.12+233.(2021·成都诊断)如图,四面体各个面都是边长为1的正三角形,其三个顶点在一个圆柱的下底面圆周上,另一个顶点是上底面圆心,圆柱的侧面积是()A.23π B.324πC.223π D.22π考点二空间几何体的体积角度1简单几何体的体积【例1】(1)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柱体=Sh,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:cm3)是()A.158B.162C.182D.324(2)(2019·天津卷)已知四棱锥的底面是边长为2的正方形,侧棱长均为 5.若圆柱的一个底面的圆周经过四棱锥四条侧棱的中点,另一个底面的圆心为四棱锥底面的中心,则该圆柱的体积为________.【训练1】(1)(2019·江苏卷)如图,长方体ABCD-A1B1C1D1的体积是120,E为CC1的中点,则三棱锥E-BCD的体积是________.(2)已知某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为________.角度2不规则几何体的体积【例2】如图,在多面体ABCDEF中,已知四边形ABCD是边长为1的正方形,且△ADE,△BCF 均为正三角形,EF∥AB,EF=2,则该多面体的体积为________.【训练2】(2020·浙江卷)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:cm3)是()A.73 B.143C.3D.6考点三多面体与球的切、接问题【例3】(经典母题)(2021·长沙检测)在封闭的直三棱柱ABC-A1B1C1内有一个体积为V的球.若AB⊥BC,AB=6,BC=8,AA1=3,则V的最大值是________.【迁移】本例中若将“直三棱柱”改为“棱长为4的正方体”,则此正方体外接球和内切球的体积各是多少?【训练3】(1)(2020·全国Ⅲ卷)已知圆锥的底面半径为1,母线长为3,则该圆锥内半径最大的球的体积为________.(2)(2021·济南质检)已知球O是三棱锥P-ABC的外接球,P A=AB=PB=AC=2,CP=22,点D是PB的中点,且CD=7,则球O的表面积为()A.28π3 B.14π3C.2821π27 D.16π3空间几何体的实际应用“强调应用”也是高考卷命题的指导思想,体现了新课标的“在玩中学,在学中思,在思中得”的崭新理念,既有利于培养考生的探究意识和创新精神,又能够很好地提升考生的数学综合素养,因而成为高考试卷中的一道亮丽的风景线.如全国Ⅲ卷第16题是以学生到工厂劳动实践,利用3D打印技术制作模型为背景创设的与空间几何体的体积有关的问题.考查运用空间几何求解实际问题的能力.【典例】(2019·全国Ⅲ卷)学生到工厂劳动实践,利用3D打印技术制作模型.如图,该模型为长方体ABCD-A1B1C1D1挖去四棱锥O-EFGH后所得的几何体.其中O为长方体的中心,E,F,G,H分别为所在棱的中点,AB=BC=6 cm,AA1=4 cm.3D打印所用原料密度为0.9 g/cm3,不考虑打印损耗,制作该模型所需原料的质量为______g.【训练】(2021·潍坊联考)如图所示,直三棱柱ABC-A1B1C1是一块石材,测量得∠ABC=90°,AB=6,BC=8,AA1=13.若将该石材切削、打磨,加工成几个大小相同的健身手球,则一个加工所得的健身手球的最大体积及此时加工成的健身手球的个数分别为()A.32π3,4 B.9π2,3C.6π,4D.32π3,3A级基础巩固一、选择题1.体积为8的正方体的顶点都在同一球面上,则该球的表面积为()A.12πB.32 3πC.8πD.4π2.(2021·郑州调研)现有同底等高的圆锥和圆柱,已知圆柱的轴截面是边长为2的正方形,则圆锥的侧面积为()A.3πB.3π2C.5π2 D.5π3.如图所示,正三棱柱ABC-A1B1C1的底面边长为2,侧棱长为3,D为BC中点,则三棱锥A-B1DC1的体积为()A.3B.3 2C.1D.3 24.已知直三棱柱ABC-A1B1C1的6个顶点都在球O的球面上,若AB=3,AC=4,AB⊥AC,AA1=12,则球O的半径为()A.3172B.210C.132D.3105.已知圆柱的高为1,它的两个底面的圆周在直径为2的同一个球的球面上,则该圆柱的体积为( )A.πB.3π4 C.π2 D.π46.(2020·全国Ⅱ卷)已知△ABC 是面积为934的等边三角形,且其顶点都在球O 的球面上.若球O 的表面积为16π,则O 到平面ABC 的距离为( ) A. 3 B.32 C.1 D.327.一个几何体的三视图如图所示,其中俯视图是半径为r 的圆,若该几何体的体积为98π,则它的表面积是( )A.92πB.9πC.454πD.544π8.(2021·安庆调研)已知在四面体P ABC 中,P A =4,BC =26,PB =PC =23,P A ⊥平面PBC ,则四面体P ABC 的外接球的表面积是( ) A.160π B.128π C.40π D.32π二、填空题9.如图,在圆柱O 1O 2内有一个球O ,该球与圆柱的上、下面及母线均相切.记圆柱O 1O 2的体积为V 1,球O 的体积为V 2,则V 1V 2的值是________.10.已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,除面ABCD外,该正方体其余各面的中心分别为点E,F,G,H,M(如图),则四棱锥M-EFGH的体积为________.11.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:cm3)为________.12.(2021·太原质检)已知圆锥的顶点为S,底面圆周上的两点A、B满足△SAB为等边三角形,且面积为43,又知圆锥轴截面的面积为8,则圆锥的侧面积为________.B级能力提升13.(2020·全国Ⅰ卷)已知A,B,C为球O的球面上的三个点,⊙O1为△ABC的外接圆.若⊙O1的面积为4π,AB=BC=AC=OO1,则球O的表面积为()A.64πB.48πC.36πD.32π14.已知四面体ABCD中,AB=AD=BC=DC=BD=5,AC=8,则四面体ABCD的体积为________.15.(2021·贵阳调研)如图,三棱锥的所有顶点都在一个球面上,在△ABC中,AB=3,∠ACB=60°,∠BCD=90°,AB⊥CD,CD=22,则该球的体积为________.16.(2019·北京卷)某几何体是由一个正方体去掉一个四棱柱所得,其三视图如图所示.如果网格纸上小正方形的边长为1,那么该几何体的体积为______.。
高中数学立体几何知识点总结(超详细)
立体几何知识梳理一 、空间几何体 (一) 空间几何体的类型1 多面体:由若干个平面多边形围成的几何体.围成多面体的各个多边形叫做多面体的面,相邻两个面的公共边叫做多面体的棱,棱与棱的公共点叫做多面体的顶点.2 旋转体:把一个平面图形绕它所在的平面内的一条定直线旋转形成了封闭几何体.其中,这条直线称为旋转体的轴.(二) 几种空间几何体的结构特征 1 、棱柱的结构特征1.1 棱柱的定义:由一个平面多边形沿某一方向平移形成的空间几何体叫做棱柱. 1.2 棱柱的分类棱柱四棱柱平行六面体直平行六面体长方体正四棱柱正方体 性质:Ⅰ、侧面都是平行四边形,且各侧棱互相平行且相等; Ⅱ、两底面是全等多边形且互相平行; Ⅲ、平行于底面的截面和底面全等;1.3 棱柱的面积和体积公式ch S 直棱柱侧(c 是底周长,h 是高)S 直棱柱表面 = c ·h+ 2S 底 V 棱柱 = S 底 ·h2 、棱锥的结构特征2.1 棱锥的定义(1) 棱锥:当棱柱的一个底面收缩为一个点时,得到的几何体叫做棱锥.(2)正棱锥:如果有一个棱锥的底面是正多边形,并且顶点在底面的投影是底面的中心,这样的棱锥叫做正棱锥.棱长都相等底面是正方形底面是矩形侧棱垂直于底面底面是平行四边形底面是四边形图1-1 棱柱2.2 正棱锥的结构特征Ⅰ、 平行于底面的截面是与底面相似的正多边形,相似比等于顶点到截面的距离与顶点到底面的距离之比;它们面积的比等于截得的棱锥的高与原棱锥的高的平方比;截得的棱锥的体积与原棱锥的体积的比等于截得的棱锥的高与原棱锥的高的立方比;Ⅱ、 正棱锥的各侧棱相等,各侧面是全等的等腰三角形;Ⅲ、两个特征三角形:(1)POH ∆(包含棱锥的高、斜高和底面内切圆半径);(2)POB ∆(包含棱锥的高、侧棱和底面外接圆半径) 正棱锥侧面积:1'2S ch =正棱椎(c 为底周长,'h 为斜高) 体积:13V Sh =棱椎(S 为底面积,h 为高)正四面体:各条棱长都相等的三棱锥叫正四面体对于棱长为a 正四面体的问题可将它补成一个边长为a 22的正方体问题. 对棱间的距离为a 2(正方体的边长) 正四面体的高a 6(正方体体对角线l 32=) 正四面体的体积为32a (正方体小三棱锥正方体V V V 314=-) 正四面体的中心到底面与顶点的距离之比为3:1(正方体体对角线正方体体对角线:l l 2161=) 3 、棱台的结构特征3.1 棱台的定义:用一个平行于底面的平面去截棱锥,我们把截面和底面之间的部分称为棱台. 3.2 正棱台的结构特征(1)各侧棱相等,各侧面都是全等的等腰梯形;(2)正棱台的两个底面和平行于底面的截面都是正多边形; (3)正棱台的对角面也是等腰梯形; (4)各侧棱的延长线交于一点. 4 、圆柱的结构特征4.1 圆柱的定义:以矩形的一边所在的直线为旋转轴,其余各边旋转而形成的曲ABC D POH面所围成的几何体叫圆柱.4.2 圆柱的性质(1)上、下底及平行于底面的截面都是等圆;(2)过轴的截面(轴截面)是全等的矩形.4.3 圆柱的侧面展开图:圆柱的侧面展开图是以底面周长和母线长为邻边的矩形.4.4 圆柱的面积和体积公式S圆柱侧面= 2π·r·h (r为底面半径,h为圆柱的高)V圆柱= S底h = πr2h5、圆锥的结构特征5.1 圆锥的定义:以直角三角形的一直角边所在的直线为旋转轴,其余各边旋转而形成的曲面所围成的几何体叫做圆锥.5.2 圆锥的结构特征(1)平行于底面的截面都是圆,截面直径与底面直径之比等于顶点到截面的距离与顶点到底面的距离之比;(2)轴截面是等腰三角形;图1-5 圆锥(3)母线的平方等于底面半径与高的平方和:l2 = r2 + h25.3 圆锥的侧面展开图:圆锥的侧面展开图是以顶点为圆心,以母线长为半径的扇形.6、圆台的结构特征6.1 圆台的定义:用一个平行于底面的平面去截圆锥,我们把截面和底面之间的部分称为圆台.6.2 圆台的结构特征⑴圆台的上下底面和平行于底面的截面都是圆;⑵圆台的截面是等腰梯形;⑶圆台经常补成圆锥,然后利用相似三角形进行研究.6.3 圆台的面积和体积公式S圆台侧= π·(R + r)·l (r、R为上下底面半径)V圆台= 1/3 (π r2+ π R2+ π r R) h (h为圆台的高)7 球的结构特征7.1 球的定义:以半圆的直径所在的直线为旋转轴,半圆旋转一周形成的旋转体叫做球体.空间中,与定点距离等于定长的点的集合叫做球面,球面所围成的几何体称为球体.7-2 球的结构特征⑴ 球心与截面圆心的连线垂直于截面;⑵ 截面半径等于球半径与截面和球心的距离的平方差:r 2 = R 2 – d 2 ⑶注意圆与正方体的两个关系:球内接正方体,球直径等于正方体对角线; 球外切正方体,球直径等于正方体的边长. 7-3 球的面积和体积公式S 球面 = 4 π R 2 (R 为球半径); V 球 = 4/3 π R 3 (三)空间几何体的表面积与体积 空间几何体的表面积棱柱、棱锥的表面积:各个面面积之和圆柱的表面积 :222S rl r ππ=+圆锥的表面积:2S rl r ππ=+圆台的表面积:22S rl r Rl R ππππ=+++球的表面积:24S R π= 空间几何体的体积柱体的体积 :V S h =⨯底;锥体的体积 :13V S h =⨯底台体的体积:1)3V S S h =++⨯下上(;球体的体积:343V R π=斜二测画法:(1)平行于坐标轴的线依然平行于坐标轴;(2)平行于y 轴的线长度变半,平行于x ,z 轴的线长度不变;二 、点、直线、平面之间的关系(一)、立体几何网络图:1、线线平行的判断:(1)平行于同一直线的两直线平行.(3)如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线和交线平行.(6)如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的交线平行.(12)垂直于同一平面的两直线平行.2、线线垂直的判断:(7)三垂线定理:在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线的射影垂直,那么它也和这条斜线垂直.(8)三垂线逆定理:在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线垂直,那么它和这条斜线的射影垂直.如图,已知PO⊥α,斜线PA在平面α内的射影为OA,a是平面α内一条直线.①三垂线定理:若a⊥OA,则a⊥PA.即垂直射影则垂直斜线.②三垂线定理逆定理:若a⊥PA,则a⊥OA.即垂直斜线则垂直射影.(10)若一直线垂直于一个平面,则这条直线垂直于平面内所有直线.补充:一条直线和两条平行直线中的一条垂直,也必垂直平行线中的另一条.3、线面平行的判断:(2)如果平面外的一条直线和平面内的一条直线平行,那么这条直线和这个平面平行.(5)两个平面平行,其中一个平面内的直线必平行于另一个平面.判定定理:性质定理:★判断或证明线面平行的方法⑴利用定义(反证法):lα=∅,则l∥α (用于判断);⑵利用判定定理:线线平行线面平行(用于证明);⑶利用平面的平行:面面平行线面平行(用于证明);⑷利用垂直于同一条直线的直线和平面平行(用于判断).2线面斜交和线面角:l∩α = A2.1 直线与平面所成的角(简称线面角):若直线与平面斜交,则平面的斜线与该斜线在平面内射影的夹角θ.2.2 线面角的范围:θ∈[0°,90°]注意:当直线在平面内或者直线平行于平面时,θ=0°;当直线垂直于平面时,θ=90°4、线面垂直的判断:(9)如果一直线和平面内的两相交直线垂直,这条直线就垂直于这个平面.(11)如果两条平行线中的一条垂直于一个平面,那么另一条也垂直于这个平面.(14)一直线垂直于两个平行平面中的一个平面,它也垂直于另一个平面.(16)如果两个平面垂直,那么在—个平面内垂直于交线的直线必垂直于另—个平面.判定定理:性质定理:(1)若直线垂直于平面,则它垂直于平面内任意一条直线.即:(2)垂直于同一平面的两直线平行.即:★判断或证明线面垂直的方法⑴利用定义,用反证法证明.⑵利用判定定理证明.⑶一条直线垂直于平面而平行于另一条直线,则另一条直线也垂直与平面.⑷一条直线垂直于两平行平面中的一个,则也垂直于另一个.⑸如果两平面垂直,在一平面内有一直线垂直于两平面交线,则该直线垂直于另一平面.5、面面平行的判断:(4)一个平面内的两条相交直线分别平行于另一个平面,这两个平面平行.(13)垂直于同一条直线的两个平面平行.6、面面垂直的判断:(15)一个平面经过另一个平面的垂线,这两个平面互相垂直.判定定理:性质定理:(1)若两面垂直,则这两个平面的二面角的平面角为90°;(2)(二)、其他定理结论:(1)确定平面的条件:①不共线的三点;②直线和直线外一点;③两条相交直线;④两条平行直线;(2)直线与直线的位置关系:相交;平行;异面;直线与平面的位置关系:在平面内;平行;相交(垂直是它的特殊情况);平面与平面的位置关系:相交;;平行;(3)等角定理:如果两个角的两边分别平行且方向相同,那么这两个角相等;如果两条相交直线和另外两条相交直线分别平行,那么这两组直线所成的锐角(或直角)相等;(4)射影定理(斜线长、射影长定理):从平面外一点向这个平面所引的垂线段和斜线段中,射影相等的两条斜线段相等;射影较长的斜线段也较长;反之,斜线段相等的射影相等;斜线段较长的射影也较长;垂线段比任何一条斜线段都短.(5)最小角定理:斜线与平面内所有直线所成的角中最小的是与它在平面内射影所成的角.(6)异面直线的判定:①反证法;②过平面外一点与平面内一点的直线,和平面内不过该点的直线是异面直线.(7)过已知点与一条直线垂直的直线都在过这点与这条直线垂直平面内.(8)如果—直线平行于两个相交平面,那么这条直线平行于两个平面的交线.(三)、唯一性定理结论:(1)过已知点,有且只能作一直线和已知平面垂直.(2)过已知平面外一点,有且只能作一平面和已知平面平行.(3)过两条异面直线中的一条能且只能作一平面与另一条平行.四、空间角的求法:(所有角的问题最后都要转化为解三角形的问题,尤其是直角三角形)(1)异面直线所成的角:平移转化,把异面直线所成的角转化为平面内相交直线o o(2)线面所成的角:①线面平行或直线在平面内:线面所成的角为o 0; ②线面垂直:线面所成的角为o 90;③斜线与平面所成的角:射影转化,即转化为斜线与它在平面内的射影所成的角.o o 线面所成的角范围090o o α≤≤ (3)二面角:关键是找出二面角的平面角,o o α≤<; 五、距离的求法:(1)点点、点线、点面距离:点与点之间的距离就是两点之间线段的长、点与线、面间的距离是点到线、面垂足间线段的长.求它们首先要找到表示距离的线段,然后再计算.注意:求点到面的距离的方法:①直接法:直接确定点到平面的垂线段长(垂线段一般在二面角所在的平面上); ②转移法:转化为另一点到该平面的距离(利用线面平行的性质); ③体积法:利用三棱锥体积公式.。
立体几何——正多面体专题
立体几何——正多面体专题
一、引言
立体几何研究了空间中的各种几何形状及其性质。
正多面体是指拥有相等大小的正多边形作为面的多面体。
本文将深入探讨正多面体的定义、分类及特性。
二、定义
正多面体是由相等的正多边形完全围成的几何体。
它们具有以下特点:
- 每个面都是相等的正多边形。
- 每个顶点都相连于相等数量的边。
- 每个边都与相等数量的面相接。
三、分类
根据面的数量,正多面体可以分为以下几类:
1.三个面:三角形棱柱和三角形棱锥。
2.四个面:四面体和正四面体。
3.八个面:八面体和正八面体。
4.二十个面:二十面体和正二十面体。
四、特性
正多面体具有一些独特的特性:
1.对称性:正多面体在各个面和顶点上具有对称性,这使其在空间中呈现出美感。
2.空间效率:正多面体在空间中填充效率高,因此在建筑、工程和科学领域具有广泛的应用。
3.共面性:正多面体的面都可以完全位于同一个平面内。
五、结论
正多面体作为立体几何中的重要概念,不仅具有美学价值,还有着实际应用。
通过了解正多面体的定义、分类及特性,我们可以更好地理解空间中的几何形状,并将其运用到实际场景中。
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2 a; 2
1 3
(4)相邻两面所成的二面角
α =arccos
(5)外接球半径
R=
6 a; 4
(6)内切球半径
6 r= a. 12
(7)正四面体内任意一点到四个面的距离之和为定值(等于正四面体的高).
直角四面体的性质 有一个三面角的各个面角都是直角的四面体叫做直角四面体.直角 四面 体有下列性质: 如图,在直角四面体 AOCB 中,∠AOB=∠BOC=∠COA=90°,OA=a,OB=b,OC=c.则 ①不含直角的底面 ABC 是锐角三角形; ②直角顶点 O 在底面上的射影 H 是△ABC 的垂心; ③体积 V=
其他性质
3.几种特殊四棱柱的特殊性质 名称 平行六面体 直平行六面体 长方体 正方体 特殊性质 底面和侧面都是平行四边行;四条对角线 交于一点,且被该点平分 侧棱垂直于底面,各侧面都是矩形;四条 对角线交于一点,且被该点平分 底面和侧面都是矩形;四条对角线相等, 交于一点,且被该点平分 棱长都相等,各面都是正方形四条对角线 相等,交于一点,且被该点平分
平行且相等 矩形 矩形 与底面全等的多 边形
平行且相等 全等的矩形 矩形 与底面全等的 正多边形
名称
棱锥
正棱锥
棱台
正棱台
图形
定义
有一个面是多边 形,其余各面是 有一个公共顶点 的三角形的多面 体 相交于一点但不 一定相等 三角形 三角形 与底面相似的多 边形
底面是正多边 形,且顶点在底 面的射影是底面 的射影是底面和 截面之间的部分 相交于一点且相 等 全等的等腰三角 形 等腰三角形 与底面相似的正 多边形 高过底面中心; 侧棱与底面、侧 面与底面、相邻 两侧面所成角都 相等
30 10
B.
1 2
C.
30 10
D.
15 . 10
例 9 如图,平面α 和β 相交于直线 MN,点 A 在平面α 上,点 B 在平面β 上, 点 C 在直 线 MN 上,∠ACM=∠BCN =45°,A-MN-B 是 60°的二面角,AC=1. 求:(1)点 A 到平面β 的距离; (2)二面角 A—BC—M 的大小.
) D.2
3
例 5 如果三棱锥 S—ABC 的底面是不等边三角形, 侧 面与 底面所成的二面角都相等, 且顶点 S 在底面的射影 O 在△ABC 内,那么 O 是△ABC 的( ) A.垂心 B.重心 C.外心 D .内心
例 6 在棱长为 1 的正方体 ABCD—A1B1C1D1 中,M 和 N 分别为 A1B1 和 BB1 的中点,那么直 线 AM 和 CN 所成角的余弦值是( ) A.
二、知识结构 1.几种常凸多面体间的关系
2.棱柱、棱锥、棱台的基本概念和主要性质 名称 棱柱 直棱柱 正棱柱
图
形
定
义
有两个面互相平 行,而其余每相 邻两个面的交线 都互相平行的多 面体 平行且相等 平行四边形 平行四边形 与底面全等的多 边形
侧棱垂直于底面 的棱柱
底面是正多边 形的直棱柱
侧棱 侧面的形状 对角面的形状 平行于底面的 截面的形状
用一个平行于棱 锥底面的平面去 截棱锥,底面和 截面之间的部分 延长线交于一点 梯形 梯形 与底面相似的多 边形
由正棱锥截得的 棱台
侧棱 侧面的形状 对角面的形状 平行于底的截 面形状
相等且延长线交 于一点 全等的等腰梯形 等腰梯形 与底面相似的正 多边形 两底中心连线即 高; 侧棱与底面、 侧面与底面、相 邻两侧面所成角 都相等
例 15 如图,在平行六面体 ABCD—A1B1C1D1 中,AB=5. AD=4,AA1=3,AB⊥AD,∠A1AB=∠A1AD=
. 3
(1)求证:顶点 A1 在底面 ABCD 的射影 O 在∠BAD 的平分线上; (2)求这个平行六面体的体积 V.
多面体和旋转体
一、考纲要求 1.理解棱柱、棱锥、棱台、圆柱、圆台、球及其有关概念和性质. 2.掌握直棱柱、正棱锥、正棱台和圆柱、圆锥、圆台、球的表面积和体积公式(球缺体 积公 式不要求记住),并能运用这些公式进行计算. 3.了解多面体和旋转体的概念,能正确画出直棱柱、正棱住、正棱台、圆柱、圆锥、圆 台的 直观图. 4.对于截面问题, 只要求会解决与几种特殊的截面(棱柱、 棱锥、 棱台的对角面, 棱柱的直 截 面,圆柱、圆锥、圆台的轴截面和平行于底面的截面,球的截面)以及已给出图形或它的 全 部顶点的其他截面的有关问题
4.面积和体积公式 下表中 S 表示面积,c′、c 分别表示上、下底面周长,h 表斜高,h′表示斜高,l 表 示侧棱长 .
名称 棱 柱 棱 锥 棱柱 直棱柱 棱锥 正棱锥
侧面积(S 侧) 直截面周长×l ch 各侧面积之和
全面积(S 全) S 侧+2S 底
体 积(V) S 底·h=S 直截面·h S 底·h
1 abc; 6
④底面△ABC=
2
1 2
a 2 b2 b2c2 c2a 2 ;
⑤S △ABC=S△BHC·S△ABC; 2 2 2 2 ⑥S △BOC=S △AOB+S △AOC=S △ABC
1 1 1 1 = + + ; OH 2 a 2 b 2 c 2 1 ⑧外切球半径 R= a 2 b2 c2 ; 2
例 10 如图, ABCD 是边长为 4 的 正方形, E、 F 分别是 AB、 AD 的中点, GC 垂直平面 ABCD, GC=2. 求点 B 到平面 EFG 的距离.
例 11 如图,在直三棱柱 ABC—A1B1C1 中,∠ACB=90°,∠BAC=30°,BC=1,AA1= 6 ,M 是 CC1的中点. 求证:AB1⊥A1M
ABCD,PA=a 求: (1)二面角 P—CD—A 的大小(用反三角函数表示): (2)点 A 到平面 PBC 的距离.
例 14 设三棱锥 S—ABC 的底面为等腰直角三角形,已知该直角三角形的斜边 AC 长为 10,三棱锥的侧棱 SA=SB=SC=13,求: (1)顶点 S 到底面的距离; (2)侧棱 SB 与底面所有角的大小(用反三角函数表示); (3)二面角 A—SB—C 的大小(用反三角函数表示);
例 3 如图,正三棱锥 S—ABC 的侧棱和底面 边长相等,如果 E、F 分别为 AB、SC 的中 点,那么异面直线 EF 与 SA 所成的角等于( ) A.90° B.60° C .450° D.30°
例 4 设正六棱锥的底面边长为 1,侧棱长为 5 ,那么它的体 积为( A.6 3 B.2 3 C.
3 2
B.
10 10
C.
3 5
2 5
例 7 已知三棱锥 A—BCD 的体积是 V,棱 BC 的长是 a,面 ABC 和面 DBC 的面积分别是 S1 和 S2.设面 ABC 和面 DBC 所成的二面角是α , 那么 sinα =_______.
例 8 如图,A1B1C1—ABC 是直三棱柱,∠BCA= 90°,点 D1 、F1 分别是 A1B1、A1C1 的中 点,若 BC=CA=CC1,则 BD1 与 AF1 所成的角的余 弦值是( ) A.
1 ch′ 2
各侧面面积之和
S 侧+S 底
1 S 底·h 3 1 h(S 上底+S 下底 3
+ S下底 S下底 )
棱 台
棱台
S 侧+S 上底+S 下底
5.正四面体的性质 设正四面体的棱长为 a,则这个正四面体的 (1)全面积 S 全= 3 a ;
2
(2)体积
V=
2 3 a; 12
d=
(3)对棱中点连线段的长
⑦ ⑨内切球半径 r=
S AOB S BOC - S ABC abc
例 1 如图,三棱柱 ABC—A1B1C1 中,若 E、F 分别为 AB、AC 的中点,平面 EB1C1 将三棱 柱分成体积为 V1、V2 的两部分,那么 V1∶V2= _____.
例 2 一个长方体全面积是 20cm2,所有棱长的和是 24cm,求长方体的对角线长
例 12 如图,A1B1C1— ABC 是正三棱柱,D 是 AC 中点. (1)证明 AB1∥平面 DBC1; (2)假设 AB1⊥BC1,求以 BC1 为棱、以 DBC1 与 CBC1 为面的二面角α 的度数.
例 13
如图,梯形 ABCD 中,AD∥BC,∠ABC=
5 ,AB=a,AD=3a,∠ADC=arcsin ,PA⊥面 2 5