投影原理在立几证明中的妙用

来源 :考试·高考数学版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sjtygk
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  在解答立体几何题的时候,有时需要添作必要的辅助线.例如,在“线线平行”“线面平行”时,首先要在平面内得到一条直线与平面外的已知直线平行,这里的关键就是如何添作平面内的这条辅助线.笔者发现,很多学生碰到这类问题会茫然无措,无奈之下只能乱画乱连,解题纯粹靠运气.
  根据教材(苏教版《数学》必修2第11页至第12页),投影是光线(投射线)通过物体,向选定的面(投射面)投射,并在该面上得到图形的方法.按照投射线的不同,投影可以分为两类:
  第一类:投射线互相平行的投影称为平行投影(图1);
  第二类:投射线交于一点的投影称为中心投影(图2).
  图1 图2
  根据平行投影和中心投影的定义,我们可以得出两条投影原理:
  投影原理1 (如图1)如果投射线AA′
  瘙 綊 BB′,那么AB∥A′B′;
  投影原理2 (如图2)如果投射线满足SASA′=SBSB′,那么AB∥A′B′.
  上面两个原理利用平行四边形和三角形相似不难证出,而这里A′B′正是证明AB和投影面平行所要添作的辅助线.
  例1 如图3,在棱长为a的正方体ABCDA1B1C1D1中,M,N分别为A1B和AC上的点,且A1M=AN=23a,求证:MN∥平面BB1C1C.
  思路1(图3):选择平行投影中的正投影(如果投影线和投影面垂直,则称该投影为正投影),M、N点在平面BB1C1C上的正投影分别为E、F点(E在BB1上,且满足BEBB1=23,F点在BC上,且CFCB=23).
  ∵ME
  瘙 綊 23A1B1,NF
  瘙 綊 23AB,又AB
  瘙 綊 A1B1
  ∴ME
  瘙 綊 NF
  故四边形为平行四边形(实际上是矩形),所以MN∥EF
  又∵EF平面BB1C1C,MN平面BB1C1C
  ∴MN∥平面BB1C1C.
  图3
  图4
  思路2(图4):选择平行投影中的斜投影(如果投影线和投影面不垂直,则称该投影为斜投影),N点在平面BB1C1C上的斜投影为C点,接着考虑M点在平面BB1C1C的斜投影E点如何确定.注意到要使得ME
  瘙 綊 NC,只要有ME
  瘙 綊 23AC,又AC
  瘙 綊 A1C1,故只要使得ME
  瘙 綊 23A1C1.为此,只需连接BC1,在BC1上取点E,使得BEBC1=23,这样就有BEBC1=BMBA1=23,从而有ME
  瘙 綊 NC.则M点在平面BB1C1C上的斜投影为E点,MN在平面BB1C1C上的斜投影为EC,以下证明同思路1.
  思路3(图5):考虑中心投影.选择A点为投影中心,N点在平面BB1C1C上的投影点为C,接着考虑M点在平面BB1C1C上的投影G点如何确定.注意到要使得AMAG=ANAC=13.为此,连接AM,并延长交BB1(平面AA1B1B与平面BB1C1C的交线)于点G,这样就有AMMG=A1MMB=12,从而有AMAG=A1MA1B=ANAC=13,故而MN在平面BB1C1C上的投影为GC,以下证明略.
  图5
  图6
  思路4(图6):因为平面BB1C1C∥平面AA1D1D,所以要证MN∥平面BB1C1C就只要证MN∥平面AA1D1D.选择B点为投影中心,将MN向平面AA1D1D投影.M点在平面AA1D1D上的投影为A1点,再考虑N点在平面AA1D1D上的投影H点如何确定.注意到要使.注意到要使BNBH=BMBA1=23为此,延长BN与AD交于H点,则N点在平面AA1D1D上的投影为H点,MN在平面AA1D1D的投影为A1H,以下证明略.
  在运用投影原理添作辅助线时,还有一种“截景”(可以设想在人眼和景物之间插入一张玻璃平板,当一只眼睛向景物发出投射线时,由投射线和玻璃平板的交点所形成的点集叫做“截景”)的情况(苏教版《数学》必修2第17页阅读材料有相关介绍),有些问题的辅助线就可以用“截景”来获得.
  
  例2 如图7,在三棱柱ABCA1B1C1中,点D是AB中点.求证:BC1∥平面A1DC.
  图7
  分析:猜想在平面A1DC中能得到一条直线与BC1平行.选择A点为投影中心,AB、AC1为投射线.AB与平面A1DC相交于D点,AC1与A1C相交于E点,A1C平面A1DC,故DE就是BC1在平面A1DC上的“截景”,也就是要添作的辅助线.
  
  除了证明“线面平行”外,投影原理在证明“线面垂直”或“面面垂直”问题添作辅助线时也能发挥意想不到的作用.
  例3 如图8①,长方形中ABCD中,AB=a,把它折成正三棱柱的侧面(如图8②),使AD与BC重合,长方形的对角线AC与折痕EF、GH分别交于M、N.求证:平面DMN⊥平面ADFE.
  图8①
  图8②
  
  分析:根据“面面垂直”判定定理,猜想在平面DMN内能有一条直线与侧面ADEF垂直,“一步到位”添作这条辅助线有难度,所以我们分步实施.首先很容易在上底面AEG内作出GP⊥平面ADFE(其中P为AE中点),然后考虑将GP平行投影到平面DMN上去.G点在平面DMN上的斜投影是N点,再考虑P点在平面DMN上的斜投影Q点如何确定.注意到要使PQ
  瘙 綊 GN,为此取DM中点为Q点.这样就有PQ∥AD∥GN,且PQ=12(AD+EM)=12(a+a3)=23a=GN.则P点在平面DMN上的斜投影为Q点,GP在平面DMN上的投影为NQ,也就是要作的辅助线.
  当然,本题还有其他投影方法,而且除了用“线线平行”以外,还有其他证法,这里不一一列举了.
  (上接第80页)
  解析:定性估计,h4半高,h1,h2,h3都比半高高,且h2最高.
  解答选择题既要看到常规题的解题思想,但更应该充分挖掘题目的“个性”,充分利用选择支的暗示作用,迅速地作出正确的选择.这样不但可以迅速、准确地获取正确答案,还可以提高解题速度,为后续解题节省时间.
  从考试的角度来看,解选择题只要选对就行,不论用什么“策略”或“手段”,但平时做题时要尽量弄清每一个选择支正确的理由与错误的原因.另外,在解答一道选择题时,往往需要同时采用几种方法进行分析、推理,只有这样,才会在高考时充分利用题目自身提供的信息,化常规为特殊,避免“小题大作”,真正做到准确和快速.
其他文献
低分子右旋糖酐过敏致死极为少见。现将我们所遇延迟性、突发性低分子右旋糖酐过敏致死一例,报告如下。案情及病历摘要死者王××,男,25岁,平素身体健康。某年8月29日下午3
昏迷是内科急诊的常见危重症,现报告本院内科急诊无选择性昏迷患者200例,分析其昏迷原因、深度、年龄和就诊时间,并讨论其与预后的关系。临床资料 1.性别年龄:男93例,女107
本组34例中男 22例、女12例,年龄15~56岁,有明显暴力外伤史者6例.6例中2例为齿状突骨折.根据张佐伦等(1987)提出的对诊断环枢椎向侧方半脱位 The group of 34 patients, 22 m
农产品市场一体化有利于中泰两国发挥比较优势,实现合理分工和农业产业结构的优化,增进农产品竞争力。基于价格法,中泰两国1991~2010年50种主要农产品相对价格数据的测度表明
紧张忙碌一天后,有什么比抱着一堆零食,窝在沙发或床上享用来得惬意?但在吃干果等零食时,还得抽出时间去扔残余垃圾,很不方便。这款由Artiart Design设计的组合果盘,巧妙地解
期刊
戴着一款智能手环跑步锻炼,再将数据和运动英姿刷到微信朋友圈里,这可是一件时尚时尚最时尚的事儿。2015年,智能可穿戴设备风席卷全球。作为可穿戴设备中的佼佼者,智能手环不
我院自1988年7月~1989年9月,采用微循环显微镜观察眩晕症病人球结膜微循环64例。其中高血压者8请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Our hospital from July 1988 t
课本114页拓广探索第8题,你能用一元一次方程解决下列问题吗?在3时和4时之间的哪个时刻,钟的时针与分针:(1)重合(2)成平角(3)成直角(提示:分针转动的速度是时针的12倍,3: Te
设备实际磨损情况与现行设备固定资产平均折旧法是相互矛盾的,特别是考虑到设备的无形磨损就更是如此。为了解决这个矛盾,笔者提出下述3种折旧方法。1.累进折旧率从第1个生
《晋书》草成于唐,因其出自众手,故种误疏漏者甚多,虽经历代学者勘正,仍难免挂漏。口碑较好的中华书局本《晋书》,其校勘之力甚巨,功不可没,但亦除误未尽。本文以中华书局本