〖新高考必得分点〗巧用等腰翻折体化解高考立体几何题难题

华数数学课程 2024-04-14 09:03:07

潘一力

立体几何研究的对象是各种几何体.“等腰翻折体”模型是一个备受命题者青睐的几何体基本模型.综观2023年的高考试题,全国新课标Ⅱ卷第20题和全国乙卷理科第19题都考查了这个模型.文章通过梳理高考试题和各省市模拟考试题,探究如何根据题干给出的条件,挖掘出基本模型,从而快速且模式化地解决问题.

引入空间向量后的立体几何问题,走上了代数 化的道路,这对许多空间想象能力较弱的学生来说 无疑是个福音. 对于题目中给出的常规几何结构, 如三线垂直、线面垂直、面面垂直,学生都能驾轻就 熟地建立起空间直角坐标系.许多以往觉得困难的 立体几何问题,只要通过程序化的运算就能解决.立体几何研究的对象是各种几何体,其中一些 因具有某些特征而被称为模型,如全等体、鳖臑体、 阳马体、墙角体等 . 有一个几何体模型备受命题 者青睐,那就是“ 等腰翻折体” 模型.综观 2023 年全 国数学高考试题,新课标Ⅱ卷第 20 题和乙卷理科 第 19 题都考查了这个模型. 笔者通过梳理近几年 高考试题以及各省市模考题,探究如何根据题干给 出的条件,挖掘“ 等腰翻折体” ,从而快速且模式化 地解决问题.

利用“等腰翻折体”解决立体几何问题的基本 步骤

第 1 步,理清题干条件,找到“ 等腰翻折体” . 值得关注的题干条件包括线段长度相同、角度相同、等边三角形、等腰三角形、直角三角形斜中 线、菱形等.若遇台体,则可尝试补全为锥体再找是 否存在等腰三角形,也可关注台体底面图形的边长 和夹角,在内部找等腰三角形.

第 2 步,以“ 等腰翻折体” 公共底边的中点为 原点建立空间直角坐标系.这样建系的好处是等腰翻折体的顶点在坐标 平面内,点的坐标越简单,后续向量的坐标运算越 简便.

第 3 步,求出“ 等腰翻折体” 顶点的坐标( 几何 法、代数法) ,代数求解问题.

几何法需要找到等腰翻折体的二面角大小,通 常情况下是由这两个等腰三角形顶点在翻折后连 成的线段长度决定的. 代数法本质上就是方程思 想.由于等腰翻折体的建系方式使得一个顶点落在 坐标平面内,因此,点的坐标只含两个未知数,利用 两个条件转化为两个方程求解即可.

等腰翻折体在近几年的高考试题和模拟题中出现的频次很高,是一个值得引起教师和学生重视 的基本模型.它变化多端,不仅存在于三棱锥,也深 藏于四棱锥、斜棱柱和棱台之中. 两个同底的等腰 三角形的结构不仅会以长度相等的形式给出,也可 以以角度相等的形式出现.

“ 化静为动” 是利用等腰翻折体解决立体几何 问题的核心.在静态的图形中找到动态的等腰翻折 体,从而成功地建立空间直角坐标系,为定性证明 和定量求值做好铺垫. 熟悉基础模型,可以帮助学 生突破建系和设点的难度.

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