例题1、如图,在三棱锥P-ABC中,平面PAC ⊥平面ABC,∠B = π/2 ,点 D、E 在线段AC上,且 AD=DE=EC=2,PD=PC=4,

点 F 在线段 AB 上,且 EF//BC。

① 证明:AB ⊥ 平面PFE;

② 若四棱锥P-DFBC的体积为7,求线段 BC 的长 。

数学证明题技巧高中立体几何(高中数学立体几何)(1)

例题1图(1)

证明:

(1)如图,由 DE = EC , PD = PC 知 E 为等腰 △PDC 中 DC 边上的中点 ,故 PE⊥AC

∵ 平面 PAC ⊥平面 ABC ,平面 PAC ∩ 平面 ABC = AC ,PE⊥AC

∴ PE⊥平面 ABC 从而 PE⊥AB

又 ∵ EF//BC , ∠B = π/2

∴ ∠AFE = π/2 , 从而 AB⊥FE

∴ AB ⊥ 平面 PFE

(2)解:设 BC = x ,在直角 △ABC 中

数学证明题技巧高中立体几何(高中数学立体几何)(2)

例题1图(2)

由 EF∥CB ,知 AF:AB = AE:AC = 2/3 ,S△AFE :S△ABC = (2/3)^ = 4/9 。

即 S△AFE = 4/9 · S△ABC

由 AD = 1/2 · AE ,S△ADF = 1/2 · S△AFE = 1/2 · 4/9 · S△ABC = 1/9 · x · √(36-x^2)

从而四边形 DFBC 的面积为

数学证明题技巧高中立体几何(高中数学立体几何)(3)

例题1图(3)

由 (1)知 PE⊥平面 ABC ,所以 PE 为四棱锥P-DFBC 的高

在 Rt △PEC 中

数学证明题技巧高中立体几何(高中数学立体几何)(4)

例题1图(4)

四棱锥P-DFBC的体积

数学证明题技巧高中立体几何(高中数学立体几何)(5)

例题1图(5)

故得

数学证明题技巧高中立体几何(高中数学立体几何)(6)

例题1图(6)

因为 x > 0 , 所以 x = 3 或 x = 3√3 ,

所以 BC = 3 或 BC = 3√3 。

注:本题考查空间直线与直线、直线与平面、平面与平面的垂直关系的判定及简单几何体的体积的计算;

第一问通过应用面面垂直的性质定理将面面垂直转化为线面垂直,进而转化为线线垂直来完成证明;

第二通过设元,将已知几何体的体积表示出来,建立方程,通过解方程完成解答。

本题属于中档题,要注意方程思想在解题过程中的应用。

例题2、如图,在平行四边形 ABCM 中,AB = AC = 3 , ∠ACM = 90° ,以 AC 为折痕将△ACM 折起,使点 M 到达点 D 的位置 ,

且 AB⊥DA 。

(1)证明:平面ACD⊥平面ABC ;

(2)Q 为线段 AD 上一点 , P 为线段 BC 上一点 ,且 BP = DQ = 2/3 DA , 求三棱锥 Q-ABP 的体积 。

数学证明题技巧高中立体几何(高中数学立体几何)(7)

例题2图(1)

解:

(1)由已知可得,∠BAC =90°,BA⊥AC

又 BA⊥AD,所以 AB⊥平面ACD

又 AB 真包含于 平面ABC,

所以平面ACD⊥平面ABC。

(2)

数学证明题技巧高中立体几何(高中数学立体几何)(8)

例题2图(2)

由已知可得,DC=CM=AB=3,DA= 3√2 .

数学证明题技巧高中立体几何(高中数学立体几何)(9)

例题2图(3)

由已知及(1)可得DC⊥平面ABC,所以QE⊥平面ABC,QE=1.

因此,三棱锥 Q-ABP 的体积为

数学证明题技巧高中立体几何(高中数学立体几何)(10)

例题2图(4)

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