立體幾何之目:2016年文數(shù)全國(guó)卷A題18

2016年文數(shù)全國(guó)卷A題18(12 分)

如圖,已知正三棱錐 P-ABC 的側(cè)面是直角三角形,PA=6. 頂點(diǎn) P 在平面 ABC 內(nèi)的正投影為點(diǎn) D庇绽,D 在平面 PAB 內(nèi)的正投影為點(diǎn) E,連接 PE 并延長(zhǎng)交 AB 于點(diǎn) G.

(Ⅰ)證明∶GAB 的中點(diǎn);

(Ⅱ)在圖中作出點(diǎn) E 在平面 PAC 內(nèi)的正投影F(說(shuō)明作法及理由),并求四面體 PDEF 的體積.


【解答第1問(wèn)】

2016文數(shù)A18

由已知條件可知:\triangle ABC 是正三角形茎截; 點(diǎn) D\triangle ABC 的中心. PD \perpABC, DE \perpPAB.

PD \perpABC, AB \subsetABC, ∴ AB \perp PD,

DE \perpPAB, AB \subsetPAB, ∴ AB \perp DE, 而 PD \cap DE=D,

AB \perpPDE.

又∵ PG \subsetPDE, ∴ AB \perp PG

又∵ PA=PB, ∴ GAB 的中點(diǎn). (三線合一)


【解答第2問(wèn):思路一】

PA 中點(diǎn) Q, 并連接 GQ.

QPA 中點(diǎn), GAB 的中點(diǎn), ∴ GQ\triangle PAB 的中位線赶盔, GQ // PB, GQ = \dfrac{1}{2}PB

∵ 正三棱錐 P-ABC 的側(cè)面是直角三角形企锌,∴ PA \perp PB, PB \perp PC, PC \perp PA,

PC \perp PAB, PB \perp PAC, PA \perp PBC.

∵ 點(diǎn) E 是點(diǎn) D 在平面 PAB 內(nèi)的正投影點(diǎn),∴ DE \perp PAB, ∴ DE // PC, ∴ \dfrac{PE}{PG}=\dfrac{CD}{GC}=\dfrac{2}{3}

∵ 點(diǎn) F 是點(diǎn) E 在平面 PAC 內(nèi)的正投影點(diǎn)于未,∴ EF \perp PAC, ∴ EF // GQ, ∴ \dfrac{PF}{PQ}=\dfrac{PE}{PG}=\dfrac{2}{3}

PF=\dfrac{1}{3}PA.


以點(diǎn)P為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系

【解答第2問(wèn):思路二】

∵ 正三棱錐 P-ABC 的側(cè)面是直角三角形撕攒,∴ PA \perp PB, PB \perp PC, PC \perp PA.

以點(diǎn) P 為原點(diǎn),分別以 PA,PC,PBx,y,z 軸烘浦,建立空間直角坐標(biāo)系. 因?yàn)?PA=6, 所以 A,B,C 三點(diǎn)的坐標(biāo)分別為:A(6,0,0),B(0,0,6),C(0,6,0).

點(diǎn) D\triangle ABC 的中心抖坪,其坐標(biāo)為 D(2,2,2)

點(diǎn) E 是點(diǎn) DxOz 平面(平面 PAB )上的正投影,其坐標(biāo)為 E(2,0,2);

點(diǎn) F 是點(diǎn) ExOy 平面(平面 PAC )上的正投影闷叉,其坐標(biāo)為 F(2,0,0);

所以擦俐,點(diǎn) F 就在棱 PA 上,且 PF=2.

PF=EF=DE=2

V_{PDEF}=\dfrac{4}{3}


【提煉與提高】

這是一個(gè)非常有意思的考題握侧。2010至2015年間的全國(guó)卷給人留下這樣的印象:理科的立體幾何大題經(jīng)常需要?jiǎng)佑孟蛄抗ぞ呓鉀Q蚯瞧;文科題幾乎從來(lái)用不到向量工具嘿期。

2016年這個(gè)文科題,如果不用向量也是可以解決的状知。但是秽五,如果用向量來(lái)解決卻顯得格外地簡(jiǎn)潔。

另外饥悴,在多數(shù)題目中坦喘,總有一個(gè)坐標(biāo)軸是豎直的,總有一個(gè)坐標(biāo)平面是水平的西设。無(wú)形中會(huì)千萬(wàn)一種思維定勢(shì)瓣铣。這個(gè)題打破了這樣一種思維定勢(shì)。坐標(biāo)平面不一定是水平的贷揽,z 軸也可以是斜著的棠笑。關(guān)鍵是:三個(gè)坐標(biāo)軸必須是兩兩垂直的;而且選擇坐標(biāo)軸時(shí)應(yīng)該盡可能地降低計(jì)算量禽绪。

由1個(gè)等邊三角形與3個(gè)等腰直角三角形圍成的四面體蓖救,是很常見(jiàn)的一種四面體,在高考中出場(chǎng)率極高印屁。一定要把它玩熟循捺。

這樣一個(gè)四面體的特點(diǎn)是:有三條棱長(zhǎng)度相等,而且兩兩垂直雄人。它可以認(rèn)為是從正六面體上切下來(lái)的四面體从橘。


【回歸教材】

請(qǐng)參考以下課本題:人教版《數(shù)學(xué)-必修2》第二章復(fù)習(xí)參考題B組第2題(p79).


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