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一类开放性立体几何题的解法

2015-05-30张科元杨小艳

数学学习与研究 2015年9期
关键词:分点线面所求

张科元 杨小艳

立体几何是高考的热门考题,也是必考题.虽然近几年难度有所降低,但对于学生来说还是一个难点,特别是开放式的题型,需要先找位置,再加以证明.下面给出其中一类找位置使得线面平行的题的解法,供大家参考.

方法诠释

例如图所示,在空间几何体ADF-BCE中AB//DC//FE,AB⊥面ADF,DF⊥面ABCD,面ADF//面BCE,其中M,G分别是AB,DF的中点.

(1)略;

(2)在线段AD上(含A,D端点)确定一点P,使得GP∥平面FMC,并给出证明.

方法一:观察法

对于这类在线段上找点的位置的问题,通常可以考

虑线段的中点和端点,特别是在题干部分出现中点这类的

条件时.当题干部分出现三等分点、四等分点或者其他的

等分点时,也应该考虑相应线段的等分点的位置.这种

方法是学生常用的,但对于一些点不在特殊位置的题就不适用了.

例如本题中条件给出了中点,就可以先考虑线段AD的中点,但通过分析,可以发现不满足条件,最后确定在端点A处.下面给出证明:取DC中点S,连接AS,GS,GA,∵G是DF的中点,∴GS∥FC.

又AS∥CM,AS∩AG=A,∴平面GSA∥平面FMC.而GA平面GSA,∴P点在A点处,∴GP∥平面FMC.

方法二:借助平行平面

我们知道,过平面外一点作该平面的平行线可以作无数条,且这无数条直线共面.那么像这种在已知线段上找点使得线面平行的问题,可以考虑先过定点作出与已知平面平行的面,然后再确定该面与已知线段的交点,即为所求.这种方法应该是普遍适用的.

例如本题中需要在线段AD上(含A,D端点)确定一点P,使得GP∥平面FMC.那么我们可以过定点G作平面与面FMC平行,结合面面平行的判断定理,取DC中点S,连接AS,GS,GA,易证平面GSA∥平面FMC.即作出了平面GSA,再找平面GSA与已知线段AD的交点,即为A点.

方法三:空间向量法

对于方便建立空间直角坐标系的题型,空间向量法也是解决这类开放性问题的常用方法、通用方法.但如果不容易建系,那么此法就非常困难了;如果没有学习空间向量,就更不用说了.其基本做法是:先建立空间直角坐标系,找到已知点的坐标,设所求点的坐标,使所求点在指定线段上,然后利用线面平行的条件建立向量关系式,再将关系式坐标化,就可以求出所设变量的值,问题也就得到了解决.其中建立向量关系式又有两种处理方法:一、求出平面的法向量,让所求直线上的向量与法向量垂直即可;二、将所求直线上的向量用平面内两不共线的向量线性表示即可.

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