立体几何怎样证面平行(立体几何学习方法9字诀)

立体几何学习方法9字诀:画、拉、记、 辩、嵌、 猜、变、换、 算

文/刘蒋巍

很多人在学习立体几何时感到困难,主要是因为没有掌握有效的学习方法。笔者提出9个学习立体几何的方法,这些方法已经在长期的教学实践中得到检验。

方法1:画

对于一个空间几何体,想象其空间图形并画出来,对学习立体几何是非常有益的,要让所画(或所看到)的“立体”图形,真正地在脑海中“立”起来。

否则,对于类似下面简单的问题也会得到错误的答案。

立体几何怎样证面平行(立体几何学习方法9字诀)(1)

方法2:拉

根据“长对正,高平齐,宽相等”,不难由几何体画出相应的三视图,但往往难以由三视图想象出相应的几何体。如下面的问题:

立体几何怎样证面平行(立体几何学习方法9字诀)(2)

事实上只要以俯视图为突破口,抓住关键的点或线拉一拉,几乎所有三视图的问题甚至无需画图即可解决。如本题中把俯视图中A点沿着垂直于纸面方面拉一拉,拉起来的高度为2;并且俯视图是底边长为4,高度为3的三角形,求其体积便是一件很自然的事情。

方法3:记

概念、公理、定理自然要记,但一些重要的中间结论同样也要记。只是不能死记,要在理解的基础上去记。有时,利用这些结论可以很快地解决一些运算起来很繁琐的题目,尤其是在求解选择题或填空题时。对于解答题虽然不能直接运用这些结论,但我们可以把这些结论先证出来再加以运用。如数一个几何体有多少对异面直线,往往数一个几何体有多少个四面体(因为四面体模型中有三对异面直线)就可以了。

方法4:辩

一个命题由平面过渡到空间,正确的要能证明,错误的要举出反例。即便都是空间的命题,有些比较相近的内容也容易混淆,因此学习时一定要辩一辩,彻底地弄明白,不留死角,不留盲点。

如“平行于同一条直线的两条直线平行”(正确,平行的传递性)与“垂直于同一条直线的两条直线垂直”(错误,譬如墙角);又如在证明一个几何命题时,什么时候用判定定理,什么时候用性质定理,都要用心辨别。一般而言,由未知,想判定;由已知,想性质。

方法5:嵌

有没有把一个非标准的几何体嵌入到标准的几何体(如:长方体)中的意识,涉及到我们有没有转化与化归的数学思想。 如:

立体几何怎样证面平行(立体几何学习方法9字诀)(3)

本题若直接计算,将费时费力。如果将所给的四面体嵌入到正方体 OAEB-CFDG(如图 4)中,很快就会选出正确答案(B)。

方法6:猜

猜想能激发学生的求知欲,猜想正确时会感受到猜想的乐趣,享受到成功的喜悦,学生会以更大的热情投入新知的探求中。在学习过程中通过适时、适度的引导,启发学生猜想,可以将新知识纳入到整个知识体系之中。

方法7:变

有些学生时常满足一知半解,做题时照葫芦画瓢,不能领会实质,不能掌握解决该类题的通性通法,这与近几年高考的要求是相左的。因此必须从题海中解脱出来,要学一题,得一法,会一类。

立体几何怎样证面平行(立体几何学习方法9字诀)(4)

本题由两问组成,显然是为了控制难度,尤其是第一问证出以后,很容易得到 H 是△A1C1B 垂心的结论,而△A1C1B 又是正三角形,为第二问的解决铺平了道路。

我们不妨将其变一变:

立体几何怎样证面平行(立体几何学习方法9字诀)(5)

事实上,第(1)问是一个假命题,是想让同学们知道如何说明一条直线与一个平面不垂直;而第(2)问正是基于通性通法而考虑的,怎样正确作出 B1D 与平面 A1C1B 的交点 H 是解决本题的关键。

我 们可以这样思考:点H一定要变成同一平面内两条直线的交点, 那么就要在含 B1D 的面中寻求另一条直线。 我们自然想到平面 BDD1B1,如图 7,不

难发现平面 BDD1B1 与平面 A1C1B有两个公共点B、O1 (为了便于学生观察,平面 BDD1B1 用红色,平面 A1C1B 用蓝色,姑且称 B、O1 为双色点),显然 B、O1 是这两个平面的交线,而易知点 H 是这两个平面的公共点。 因此,H在BO1上且BO1∩B1D;接下来,BO1 是△A1C1B 的中线且BH=2HO1都是很显然的。

就这样,从已知到未知,又从未知到已知,寻求正反两方面知识衔接点之间的一个固有的或确定的数学关系,使问题得以顺利解决。

立体几何怎样证面平行(立体几何学习方法9字诀)(6)

方法8:换

换一种叙述方式,变换它的结构,直到发现有价值的东西,这是解题的一个重要原则。

例如下面一道求直线与平面所成角的问题:

立体几何怎样证面平行(立体几何学习方法9字诀)(7)

思路一:可以利用 VB1-BDC1=VD-BB1C1 求点 B1 到平面 BDC1 的距离,把问题换成求直线与平面所成角的正弦值;

思路二:也可以把“求 BB1 与平面 BC1D 所成角的正切值”换成“求 CC1 与平面 BC1D 所成角的正切值”, 这样一来三棱锥 C-BDC1 正是长方体一角模型,由直角顶点向底面作高,同学们非常熟悉;

思路三: 注意 A1C 到与平面 BC1D 垂直的事实,本题也可换成求异面直线 BB1 与 A1C 所成角的问题。

可以看出,通过不断转换命题的形式,把它转化为一类已经解决或是较容易解决的问题,可使问题由繁变简,由难变易。

方法9:算

立体几何计算题, 单纯的计算往往无济于事,必须辅之必要的空间想象及必要的逻辑推理。

立体几何怎样证面平行(立体几何学习方法9字诀)(8)

如果能建立空间直角坐标系如图10,设球心O 的坐标为(x,y,z),因为|OM|=|OB1|=|OC|=|OD1|,利用空间两点之间的距离公式不难解决;但如果能注意到球心在 AC1 上,故可设球心 O 的坐标为(t,t,t),则只需要利用|OM|=|OB1|即可解决。

立体几何怎样证面平行(立体几何学习方法9字诀)(9)

当然,学好立体几何还要注意与其它知识的有机联系。不过九九归一,学之道在于悟。只善于思考,善于总结,落实一个“悟”字,才能真正领会和掌握这些学习方法的精髓。

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