数学高考常考立体几何知识点 南开中学高考数学立体几何压轴题
题目:已知棱长为a的正方体ABCDA_1B_1C_1D_1,点M是AA_1的中点,且AM=AB。设直线AM与平面ABC所在的平面交于点E,直线AC_1与平面AB_1C所在的平面交于点F,求证:BE平行于CD。
解题思路:
我们可以根据题目中的已知条件,画出正方体ABCDA_1B_1C_1D_1的立体图。根据图中的信息,我们可以列出一些已知条件:
1. 棱长为a的正方体,即AB=BC=CD=DA=AA_1=BB_1=CC_1=DD_1=a。
2. 点M是AA_1的中点,即AM=AB=a/2。
3. 平面ABC与平面A_1B_1C_1的交线是线段BB_1和线段CC_1的中点,即BE平分线段BB_1,CF平分线段CC_1。
我们要证明BE平行于CD。我们可以采用反证法来证明。
假设BE不平行于CD,即BE与CD交于一点G。那么,我们可以根据相似三角形的性质得出以下结论:
1. 三角形ABG与三角形CDE相似。
由于BE平分线段BB_1,所以三角形ABB_1与三角形AGB相似。
由于AB=BC,所以三角形ABC与三角形ACG相似。
由于AM=AB=a/2,所以三角形ABM与三角形AGC相似。
可以得出三角形ABG与三角形CDE相似。
2. 根据相似三角形的性质,可以得出以下比值关系:
AB/CD = AG/CE = BG/DE
由于AB=CD=a,所以AG/CE = BG/DE = 1。
从而可以得出AG=CE和BG=DE。
我们要证明AG=CE和BG=DE与已知条件矛盾,从而推出了BE平行于CD。
我们可以先证明AG=CE。根据已知条件,AM=AB=a/2,由于BE平分线段BB_1,所以三角形ABB_1与三角形AGB相似,从而可以得出AG=AB_1/2=a/2=AM=CE。
我们证明BG=DE。根据已知条件,AB=BC=a,由于BE平分线段BB_1,所以三角形ABB_1与三角形AGB相似,从而可以得出BG=AB/2=a/2=DE。
我们通过反证法证明了BE平行于CD。
总结一下,解答立体几何压轴题的思路是先根据已知条件画出立体图,然后根据已知条件和已有知识运用相似三角形的性质进行推导,最后通过反证法证明在解答过程中,要合理运用几何性质和等式关系,进行推导和证明。通过深入理解题目中的条件和要求,巧妙运用几何知识和技巧,我们可以解答出南开中学高考数学立体几何压轴题。