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數學幾何各種輔助線
數學幾何各種輔助線
更新时间:2024-05-04 09:44:52

數學幾何各種輔助線(數學方法解立體幾何)1

數學幾何各種輔助線(數學方法解立體幾何)2

在學習立體幾何時,空間中平行、垂直的證明,距離、角的計算,點、線、面位置關系的判斷大多都需要做出輔助線,有些同學一涉及輔助線問題就懵圈,不知如何下手。

那麼什麼情況下該作輔助線?

如何根據條件作出恰當的輔助線?

是否存在作輔助線的規律呢?

看完就知道啦!

數學幾何各種輔助線(數學方法解立體幾何)3

一、定義法

添加輔助線——求角問題

解決異面直線夾角、線面角、二面角、面面垂直的問題時,通常需要結合定義法求解,可是題目往往不會那麼好心的為我們給出滿足定義的所有條件,此時就需要添加輔助線,使已知條件滿足某個定義,即把定義中缺少的線、面、體補全,所以理解并熟知立體幾何當中的定義、概念很重要. 總結一下就是:按照定義條件作輔助線湊條件.

1 定義法作輔助線求異面直線所成的角

數學幾何各種輔助線(數學方法解立體幾何)4

數學幾何各種輔助線(數學方法解立體幾何)5

數學幾何各種輔助線(數學方法解立體幾何)6

2 定義法作輔助線求線面角

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3 定義法作輔助線求二面角

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數學幾何各種輔助線(數學方法解立體幾何)10

上述各例都是利用定義法作平行線和垂線,湊足條件後利用定義找到相應的角,結合解三角形得到相應的答案.

二定理法

添加輔助線—證明平形&垂直問

證明空間中的平行和垂直問題利用定義法一般較為麻煩,通常采用判定定理和性質定理。

來證明,利用定理作出輔助線,構造定理使用的條件.故定理法作輔助線即找滿足定理的條件,核心為作平行線和垂線.

1 添加平行線的策略

把不在一起的線集中到一個圖形中,構造三角形、梯形的中位線,平行四邊形、矩形、菱形的對邊等,通過圖形性質就可得到所需的平行關系.

數學幾何各種輔助線(數學方法解立體幾何)11

數學幾何各種輔助線(數學方法解立體幾何)12

2 添加垂線的策略

立體幾何中的許多定理是與垂線有關的,如三垂線定理,線面垂直、面面垂直的判定定理和性質定理,正棱柱、正棱錐的性質,球的性質等,所以運用這些定理,就需要作輔助線把沒有的垂線補全.尤其要注意平面的垂線,因為有了平面的垂線,才能建立空間直角坐标系和使用三垂線定理或其逆定理.

作垂線方法:等腰三角形或正三角形取底邊中點,連接頂點和中點;連接正方形、菱形的對角線;直立方體,可連接上下面中心;構造勾股定理等構造垂直關系.

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三、割補法

添加輔助線解決三視圖或求體積、表面積問題

幾何體的三視圖,常常可以看作是由基本幾何體(如正方體、長方體)切割出的幾何體的三視圖,作直觀圖時,可以畫出正方體(或長方體),在此基礎上切割并想象三視圖得到所需幾何體的直觀圖.利用輔助線或輔助面,通過“割”或 “補”把一些線面關系放到一些特殊的幾何體中思考,或把原幾何體分割成幾個特殊的常見的簡單幾何體,使各種線、面關系易于理解.

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四、中心對稱問題中的對稱連線法

當遇到對稱幾何體或幾何面的問題時,如球、正三棱錐、立方體、圓、正三角形、矩形、平行四邊形等,根據題意可以把對稱幾何體或幾何面的中心幾何面的外心、内心、垂心、重心和所求問題涉及的點線面連接起來,然後利用幾何體或面的性質求解問題.例如平行四邊形連對角線;圓的問題向圓心連線;球的問題向球心連線等,使問題簡單易解.

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數學幾何各種輔助線(數學方法解立體幾何)24

總結

立體幾何作輔助線問題,看到求角想定義,看到求證想定理,看到結論想性質.定義、定理是打開解題思路的關鍵,也是引入輔助線的基礎。

所以運用這些定義、定理或性質時,就需要把沒有的線補上.尤其要注意平面的垂線,因為有了平面的垂線,才能建立空間直角坐标系,才能使用三垂線定理或其逆定理.

對于複雜的幾何體,分割成若幹個常見的幾何體求解.

對于抽象的幾何體則補全為常見的幾何體求解,即“中點琢磨中位線,定理、性質湊條件;

複雜抽象想熟體,切割添補是利器,有了垂面作垂線,對稱體面中心連” .

作輔助線的目的就是把一些分離的條件通過添加輔助線聯系起來,集中在一個圖形中,構造出三角形、平行四邊形、矩形、菱形,或者利用三角形、梯形的中位線來作出所需要的平行線等,這樣就可以通過解三角形等,求得要求的量,将立體幾何問題轉化為平面幾何問題來解決.

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