内容正文:
第3讲 立体几何
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空间几何体的表面积及体积
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4.棱锥的高、斜高和斜足与底面中心连线组成一个直角三角形;棱锥的高、侧棱和侧棱在底面内的射影也组成一个直角三角形.
5.正四面体与球
如图,设正四面体的棱长为a,内切球的半径为r,外接球的半径为R,取AB的中点为D,连接CD,SE为正四面体的高,在截面△SDC内作一个与边SD和DC相切,圆心在高SE上的圆.由于正四面体本身具有对称性,内切球和外接球的球心同为O.
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6.正方体与球
设正方体ABCDA1B1C1D1的棱长为a,O为其对称中心,E,F,H,G分别为AD,BC,B1C1,A1D1的中点,J为HF的中点,如图所示.
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2 题型突破
1.空间几何体的结构特征、表面积与体积
(1)(2021·全国甲卷)在一个正方体中,过顶点A的三条棱的中点
分别为E,F,G.把该正方体截去三棱锥AEFG后,所得多面体
的三视图中,正视图如图所示,则相应的侧视图是( )
D
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解析:根据题目条件以及正视图可以得到该几何体的直观图,如图,结合选项可知该几何体的侧视图为D.
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(2)(2022·全国甲卷)如图,网格纸上绘制的是一个多面体的三视图,网格小正方形的边长为1,则该多面体的体积为( )
A.8
B.12
C.16
D.20
B
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(3)(2020·全国Ⅱ卷)如图是一个多面体的三视图,这个多面体某条棱的一个端点在正视图中对应的点为M,在俯视图中对应的点为N,则该端点在侧视图中对应的点为( )
A.E
B.F
C.G
D.H
A
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解析:由三视图还原几何体,如图所示,由图可知,M点在侧视图中对应的点为E.
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A
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(5)学生到工厂劳动实践,利用3D打印技术制作模型.如图,该模型为长方体ABCD-A1B1C1D1挖去四棱锥OEFGH后所得的几何体,其中O为长方体的中心,E,F,G,H分别为所在棱的中点,AB=BC=6 cm,AA1=4 cm.3D打印所用原料密度为0.9 g/cm3.不考虑打印损耗,制作该模型所需原料的质量为________g.
118.8
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1.求解几何体的表面积及体积的技巧
(1)求三棱锥的体积:等体积转化是常用的方法,转化原则是其高易求,底面放在已知几何体的某一面上.
(2)求不规则几何体的体积:常用分割或补形的思想,将不规则几何体转化为规则几何体以便于求解.
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(3)求表面积:关键是把空间问题平面化.
2.根据几何体的三视图求其表面积与体积的三个步骤
(1)根据给出的三视图还原该几何体的直观图.
(2)由三视图中的数据确定该几何体的各个度量.
(3)套用相应的面积公式与体积公式计算求解.
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A
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解析:设正三棱台为A′B′C′ABC,△A′B′C′,△ABC的外心分别为D′,D,则A′D′=3,AD=4.又知D′D=1,所以正三棱台的外接球球心在线段D′D的延长线上.设球心为O,半径为R,如图所示,在Rt△A′D′O中,R2=32+(DO+1)2①,在Rt△ADO中,R2=42+DO2②,由①②得R=5,所以该球的表面积为4π×52=100π.
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C
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