2023届高考数学复习知识点:立体几何
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1、 立体几何立体几何 1 1 立体几何图形立体几何图形 一、空间几何体的相关概念一、空间几何体的相关概念 1、空间几何体:在我们的周围存在着各种各样的物体,他们都占据着空间的一部分,如果只考虑这些物体的形状和大小,而不考虑其他因素,那么由这些物体抽象出来的空间图形就叫做空间几何体。 例如:我们日常接触到的足球、篮球等,吐过只考了他们的形状和大小,他们都是球体,还有其他几何体如长方体、正方体等。 2、多面体:一般地,由若干个平面多边形围成的几何体叫做多面体. (1)多面体的面:围成多面体的各个多边形叫做多面体的面; (2)多面体的棱:两个面的公共边叫做多面体的棱; (3)多面体的顶点:棱与棱的公共
2、点叫做多面体的顶点。 3、旋转体:一条平面曲线(包括直线)绕它所在的平面内的一条定直线旋转所形成的曲面叫做旋转面,封闭的旋转面围成的几何体叫做旋转体,这条定直线叫做旋转体的轴。 二、棱柱二、棱柱 1、定义:一般地,有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面围成的多面体叫棱柱。 (1)有两个互相平行的面叫做棱柱的地面,它们是全等的多边形; (2)其余各面叫做棱柱的侧面,他们都是平行四边形; (3)相邻侧面的公共边叫做棱柱的侧棱; (4)侧面与底面的公共顶点叫做棱柱的顶点。 【注意】 (1)有两个面互相平行,并不代表只有两个面互相平行,如长方体有三组对面互
3、相平行,其中任意一组对面都可以作为底面。 (2) 棱柱的另外一种定义一般地, 由一个平面沿着某一方向平移形成的空间几何体叫做柱体,平移起止位置的两个面叫做柱体的底面,缩变形的边平移所形成的的面叫做柱体的侧面 2、棱柱的分类: (1)按底面多边形的边数:可以把棱柱分为三棱柱、四棱柱、五棱柱等等; (2)按侧棱与底面的位置关系:可以把棱柱分为直棱柱和斜棱柱; 其中直棱柱:侧棱垂直于底面的棱柱 斜棱柱:侧棱不垂直于底面的棱柱 正棱柱:底面是正多边形的直棱柱 平行六面体:底面是平行四边形的四棱柱 三、棱锥三、棱锥 1、定义:一般地,有一个面是多边形,其余各面都是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成的
4、多面体叫做棱锥。 (1)这个多边形面叫做棱锥的底面; (2)有公共顶点的各个三角形面叫做棱锥的侧面; (3)相邻侧面的公共边叫做棱锥的侧棱; (4)各个侧面的公共顶点叫做棱锥的顶点。 【注意】有一个面是多边形,其余各面都使三角形的几何体不一定是棱锥,如图。 棱锥还需要满足各三角形有且只有一个公共顶点。 2、棱锥的分类: 按底面多边形的边数,可以把棱锥分成三棱锥、四棱锥和五棱锥。 【注意】底面为正多边形的棱锥叫做正棱锥,如正三棱锥、正四棱锥 四、棱台四、棱台 1、定义:用一个平行与棱锥底面的平面去截棱锥,我们把底面与截面之间的部分叫做棱台。 (1)原棱锥的底面和截面分别叫做棱台的下底面和上底面;
5、 (2)其他各面叫做棱台的侧面; (3)相邻侧面的公共边叫做棱台的侧棱; (4)侧面与底面的公共顶点叫做棱台的定点。 【注意】 (1)棱台上下底面是互相平行且相似的多边形; (2)侧面都是梯形; (3)各侧棱的延长线交于一点。 2、棱台的分类: 由三棱锥、四棱锥、五棱锥截得的棱台分别叫做三棱台、四棱台、五棱台 五、圆柱五、圆柱 定义:以矩形的一边所在的直线为旋转轴,其余三边旋转一周形成的面围成的旋转体角圆柱。 (1)旋转轴叫做圆柱的轴; (2)垂直于轴的变旋转而成的圆面叫做圆柱的底面; (3)平行于轴的边旋转而成的曲面叫做圆柱的侧面; (4)无论转到什么位置,平行与轴的边都叫做圆柱侧面的母线。
6、 【注意】 (1)底面是互相平行且全等的圆面; (2)母线有无数条,都平行与轴; (3)轴截面为矩形。 六、圆锥六、圆锥 定义:以直角三角形的一条所在的直线为旋转轴,其余两边旋转一周形成的面所围成的旋转体叫做圆锥。 (1)垂直于轴的边旋转而成的圆面叫做圆锥的底面; (2)直角三角形的斜边旋转而成的曲面叫做圆锥的侧面; (3)无论旋转到什么位置,不垂直于轴的边都叫做圆锥侧面的母线。 【注意】 (1)底面是圆面,横截面是比底面更小的圆面,轴截面是等腰三角形; (2)圆锥的顶点与底面圆周上任意一点的连线都是圆锥的母线; (3)母线有无数条,且长度相等,侧面由无数条母线组成。 (4)直角三角形绕其任意
7、一边所在的直线旋转一周所形成的几何体不一定是圆锥。 七、棱台七、棱台 1、第一种定义:用平行与圆锥底面的平面去截圆锥,底面与截面之间的部分叫做圆台。 2、第二种定义:以直角题型处置与底面的腰所在的的直线为旋转轴,其余三边旋转形成的面所围成的旋转体。 【注意】 (1)圆台上、下底面是半径不相等且互相平行的圆面; (2)母线有无数条且长度相等,各母线的延长线交于一点; (3)轴截面为等腰梯形。 八、球八、球 定义:半圆以它的直径所在直线为旋转轴,旋转一周形成的曲面叫做球面,球面所围成的旋转体叫做球体,简称球。 (1)球心:半圆的圆心叫做球的球心; (2)半径:连接圆心与球面上任意一点的线段叫做球的
8、半径; (3)直径:连接球面上两点并且经过球心的线段叫做球的直径。 九、组合体的定义九、组合体的定义 现实世界中物体表示的是几何体,除了柱体、锥体、台体和球等简单几何体外,还有大量的几何体是由简单几何体组合而成,这些几何体称作组合体。 组合体可以由几何体拼接、截去或挖去一部分形成。 2 2 立体图形的直观图立体图形的直观图 一、一、空间几何体的直观图的概念空间几何体的直观图的概念 直观图是观察者在某一点观察一个空间几何体获得的图形; 直观图是把空间图形画在平面内,既富有立体感,又能表达出图形各主要部分的位置关系和度量关系的图形。 二、立体图形的直观图的画法二、立体图形的直观图的画法 1、斜二测
9、画法:我们常用斜二测画法画空间图形及水平放置的平面图形的直观图 斜二测画法是一种特殊的平行投影画法 (1) “斜” :在已知图形的平面内与轴垂直的线段,在直观图中均与轴承45或135 (2) “二测” :两种度量形式,即在直观图中,平行于轴或轴的线段长度不变; 平行于轴的长度变成原来的一半, 2、平面图形直观图的画法及要求 第一步建系:在已知图中取互相垂直的轴和轴,两轴相交于点, 画直观图时,把他们弧长对应的轴和轴,两轴相交于, 且使= 45(或135) ,它们确定的平面表示水平面; 第二步平行不变:已知图形中平行与轴和轴的线段, 在直观图中分别画出平行与轴或轴的线段; 第三步长度规则:已知图
10、形中平行于轴的线段,在直观图中保持原长度不变, 平行于轴的线段,长度变为原来的一半, 3、空间几何体直观图的画法 (1)与平面图形的直观图相比,多画一个与x轴、y轴都垂直的z轴,直观图中与之对应的是z轴; (2)平面xOy表示水平平面,平面yOz和xOz表示竖直平面; (3)已知图形中平行于z轴(或在z轴上)的线段,在其直观图中平行性和长度都不变 (4)成图:去掉辅助线,将被遮挡的部分改为虚线 4、直观图与原图之间的“变”与“不变” “三变” : (1)坐标轴的夹角改变; (2)与轴平行的线段长度变为原来的一半; (3)图形改变。 “三不变”: (1)平行性不改变; (2)与轴和轴平行的线段长
11、度不改变; (3)相对位置不改变。 三、直观图与原图三、直观图与原图多边形面积之间的关系多边形面积之间的关系 若一个多边形的面积为原,它的直观图的面积为直,则有直=24原,原= 22直 举个例子:以三角形为例,如图,设元三角形的底为,高为, 则其面积为直=12, 在直观图中,= ,=1245 =24, 在直观图中,直=12=12 24 =24原 3 3 圆柱、圆锥、圆台的表面积和体积圆柱、圆锥、圆台的表面积和体积 一、圆柱、圆锥、圆台的表面积一、圆柱、圆锥、圆台的表面积 1、侧面展开图及侧面积公式 圆柱 圆锥 圆台 侧面展开图 侧面积公式 S圆柱侧2rl S圆锥侧rl S圆台侧(r1r2)l
12、2、圆柱、圆锥、圆台的表面积的求解步骤; 解决圆柱、圆锥、圆台的表面积问题,要利用好旋转体的轴截面及侧面展开图,借助平面几何知识,求得所需几何要素,代入公式求解即可,基本步骤如下: (1)得到空间几何体的平面展开图 (2)依次求出各个平面图形的面积 (3)将各平面图形的面积相加 二、圆柱、圆锥、圆台的体积二、圆柱、圆锥、圆台的体积 1、圆柱、圆锥、圆台的体积公式: (1)圆柱的体积公式:圆柱= 底 (2)圆锥的体积公式:圆锥=13底 (3)圆台的体积公式:V13(S上S下S上S下)h 2、柱体、锥体、台体的体积公式之间的关系 三、球的表面积和体积三、球的表面积和体积 1、球的体积公式: =43
13、3 2、球的表面积公式: = 42 四、球的截面的性质四、球的截面的性质 (1)球的轴截面(过球心的截面)是将球的问题(立体几何问题)转化为平面问题(圆的问题)的关键,因此在解决球的有关问题时,我们必须抓住球的轴截面,并充分利用它来分析解决问题 (2)用一个平面去截一个球,截面是圆面,如图,球的截面有以下性质: 球心和截面圆圆心的连线垂直于截面; 球心到截面的距离d与球的半径R及截面的半径r满足关系dR2r2. 4 4 空间点、直线、平面的位置关系空间点、直线、平面的位置关系 一、平面一、平面 1、平面的表示: (1)在立体几何中,通常以用平行四边形来表示平面。 (2)可写成平面,平面,平面或
14、平面(对角线) 2、平面的画法: (1)当平面水平放置时,平行四边形的锐角一般画成 45,且横边长等于其邻边长的 2 倍; (2)当平面竖直放置时,平行四边形的一组对边通常画成铅垂线。 3、特点: (1)平面是平的; (2)平面是无限延展的没有边界的; (3)平面是没有厚度的。 4、点与直线(平面) 、直线与平面的位置关系 (1)点与直线(平面)的位置关系只能用“”或“”, (2)直线与平面的位置关系只能用“”或“” 二、平面的基本事实二、平面的基本事实 1、基本事实 1 (1)内容:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面 (2)图形: (3)符号表示:A,B,C三点不共线存在唯一的平面使A
15、,B,C (4)作用:确定一个平面或判断“直线共面”的方法 2、基本事实: (1)内容:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在这个平面内 (2)图形: (3)符号表示:Al,Bl,且A,Bl (4)作用:检验平面;判断直线在平面内;由直线在平面内判断直线上的点在平面内 3、基本事实: (1)内容:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线 (2)图形: (3)符号表示:P,Pl且Pl (4)作用:判定两平面相交;作两平面相交的交线;证明多点共线 4、三个推论: 推论 1:经过一条直线和直线外一点,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
16、面 推论 3:经过两条平行直线,有且只有一个平面 三、空间点、直线、平面位置关系三、空间点、直线、平面位置关系 1直线与直线的位置关系 (1)共面与异面直线 定义:不同在任何一个平面内的两条直线 异面直线的画法: (2)空间两条直线的位置关系 位置关系 特点 相交 同一平面内,有且只有一个公共点 平行 同一平面内,没有公共点 异面直线 不同在任何一个平面内,没有公共点 2、直线与平面的位置关系 位置关系 直线a在平面内 直线a在平面外 直线a与平面相交 直线a与平面平行 公共点 无数个公共点 一个公共点 没有公共点 符号表示 a aA a 图形表示 3、两个平面的位置关系 位置关系 两平面平行
17、 两平面相交 公共点 没有公共点 有无数个公共点(在一条直线上) 符号表示 l 图形表示 5 5 空间点、直线、平面的位置关系空间点、直线、平面的位置关系 一、平面一、平面 1、平面的表示: (1)在立体几何中,通常以用平行四边形来表示平面。 (2)可写成平面,平面,平面或平面(对角线) 2、平面的画法: (1)当平面水平放置时,平行四边形的锐角一般画成 45,且横边长等于其邻边长的 2 倍; (2)当平面竖直放置时,平行四边形的一组对边通常画成铅垂线。 3、特点: (1)平面是平的; (2)平面是无限延展的没有边界的; (3)平面是没有厚度的。 4、点与直线(平面) 、直线与平面的位置关系
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