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理解棱柱概念,提高推理能力

2019-09-07陈伟斌

新高考·高一数学 2019年3期
关键词:棱柱多边形四边形

陈伟斌

棱柱是一個重要的几何体,以棱柱为背景的立体几何问题,是高考命题的热点,应引起同学们的高度重视.

一、准确理解棱柱的概念

一般地,由一个平面多边形沿某一方向平移形成的空间几何体叫做棱柱,

仅仅记住定义不能算理解,在“平移”的过程中形成的两个底面、侧面、侧棱有哪些特点呢?这些特点可以看成棱柱的性质:(1)两个底面是全等的多边形,且对应边互相平行;(2)侧面都是平行四边形;(3)侧棱平行且相等,还要理解直棱柱、正棱柱的性质,直棱柱除了具有棱柱的性质外还具有:侧棱与底面垂直的性质;正棱柱除了具有直棱柱的性质外还具有:底面是正多边形的性质,还要厘清特殊的四棱柱之间的包含关系:如图1.

由此可知正四棱柱是平行六面体的一种特殊情况.简单地说,正四棱柱是长方体的特殊情况,正四棱柱都是长方体(包括正方体和底面为正方形的长方体).正方体都是正四棱柱,但正四棱柱不都是正方体.长方体都是直四棱柱(底面和侧面垂直的四棱柱),但不一定是正四棱柱(长方体底面不一定为正方形).

例1如图2所示,已知长方体ABCDA1B1C1D1.

(l)这个长方体是棱柱吗?如果是,是几棱柱?为什么?

(2)用平面BCFE把这个长方体分成两部分后,各部分形成的几何体是棱柱吗?如果是,是几棱柱?并指出底面;如果不是,请说明理由.

解析 (l)是棱柱,并且是四棱柱.因为它可以看成由四边形ADD1A1沿AB方向平移至四边形BCClB1形成的几何体,符合棱柱的定义.

(2)截面BCFE右边的部分是三棱柱BEBl -CFC1,其中△BEB1与△CFC1是底面.截面BCFE左边的部分是四棱柱ABEA,-DCFDi,其中四边形ABEA1和四边形DCFD1是底面.

评注 1.解答本题的关键是正确掌握棱柱的几何特征,本题易出现认为所分两部分的几何体,一个是棱柱,一个是棱台的错误.

2.在利用几何体的概念进行判断时,要紧扣定义,注意几何体间的联系与区别,不要认为底面就是上下位置,如此题,底面也可放在前后位置.

二、正确运用棱柱的条件

l.由棱柱概念可直接推出的结论:

(l)上下底面互相平行;

(2)上下底面是全等的多边形;

(3)上下底面对应边平行且相等;

(4)侧棱平行且相等;

(5)侧面是平行四边形.

2.直棱柱可推出的结论:侧棱垂直于底面.

3.有些结论不能直接推出,需要有中间步骤.例如,直棱柱不可直接推出:侧棱垂直于底面的一条直线;侧面与底面垂直.

三、突出推理过程的逻辑关系

立体几何中的逻辑思维能力是以立体几何中的概念、公理与定理为基本形式,以分析与综合、抽象与概括、归纳与演绎为主要方法,并能准确运用数学语言进行表达的思维能力.因此,我们在学习中要突出推理过程的逻辑关系,必须注意如下几点:

1.逻辑段有顺序,一个逻辑段出错,从该段起不得分,并列逻辑段不分顺序;

2.推理时也允许同时罗列两个逻辑段条件,然后一起给出结论;

3.关键词为每个逻辑段的主要条件和结论,在推理证明过程中不可缺少,关键词不容忍字母、数值的差错.比如“AA.上平面A1B1C1”写成“AA1⊥平面A1C1”,得0分;“AA1⊥ AlC1”写成“AA1⊥A1C”,得0分;

4.第(l)小题中已经书写的条件、结论,作第(2)小题中的关键词时需写出,或用“由(l)得”替代.在书写过程中会用“义因为”。

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