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利用“主线”破解立体几何中的垂直问题

2021-04-08罗红

数理化解题研究 2021年7期

罗 红

(云南省蒙自市第一高级中学 661199)

立体几何在高考中是必考内容,垂直的证明与应用是考题中的热点,对于学生而言,都希望在高考中这道大题能得满分,但是有很大一部分学生不但不能得到满意的分数,还容易陷在此题中耗费过多时间,尤其是遇到证明线线垂直、线面垂直和面面垂直时,有的学生看似在证明,其实不得其法,思路混乱入不了门,完成不了证明.

在立体几何垂直的证明中,无论是线线垂直、线面垂直还是面面垂直,归根结底是要证明线面垂直,下面给大家介绍一种方法:“一主线,多垂直”.所谓“一主线”指的就是到底要用哪条线来证明它与另一个面垂直;“多垂直”指的是我们在图形中能找到的垂直,两者合二为一就能快速解决问题.

一、高中数学几何中常见的几种垂直

二、线面垂直

一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,则该直线与此平面垂直.

例1如图1,已知PA⊥BC,AB是⊙O的直径,C是⊙O上不同于A,B的任意一点,过点A作AE⊥PC于点E.

求证:AE⊥平面PBC.

分析要证AE⊥平面PBC,只需要证明AE垂直平面PBC中的两条相交直线即可,题目中已有一条AE⊥PC,另一条要去找垂直多的地方,观察图形,发现底面有一个直径所对的圆周角,左边还有题设给的垂直PA⊥BC没有用,整体“重心”在左方和下方,所以考虑应该找AE⊥BC.

证明因为AB是⊙O的直径,所以BC⊥AC.

因为PA⊥BC,PA∩AC=A,所以BC⊥平面PAC.

因为AE⊂平面PAC,所以BC⊥AE.

因为AE⊥PC且PC∩BC=C,所以AE⊥平面PBC.

(1)证明:PO⊥ 平面ABC;

(2)若点M在棱BC上,且MC=2MB,求点C到平面POM的距离.

分析第(1)问的证明题目中没有给现成的垂直……

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