孫子曰:“夫用兵之法,全國為上,破國次之;全軍為上,破軍次之;全旅為上,破旅次之;全卒為上,破卒次之;全伍為上,破伍次之。是故百戰(zhàn)百勝,非善之善者也?!?/p>
立體幾何是高考數(shù)學(xué)傳統(tǒng)的主體內(nèi)容, 立體幾何的最值問題是當(dāng)前高考命題的一個熱點。命題者特別關(guān)注空間幾何中的最值與函數(shù)、不等式、平面幾何、三角函數(shù)等知識的聯(lián)系,使得有些題目看起來偏難。
本文整理了歷年高考題和模擬題,從中提煉出立體幾何最值問題的五個策略,應(yīng)用相應(yīng)策略,可以解決所有立體幾何中最值問題。
解題關(guān)鍵:恰當(dāng)引入?yún)⒆兞?,準確地建立目標(biāo)函數(shù),借助于函數(shù)的思想和方法, 然后根據(jù)表達式的結(jié)構(gòu)特征用代數(shù)知識求最值。常見的有:二次函數(shù),對勾函數(shù),導(dǎo)函數(shù)。
1、在四面體ABCD內(nèi)部有一點O,滿足OA=OB=OC=4,OD=1,則四面體ABCD體積的最大值為 .
【分析】由定、動結(jié)合可得,要使四面體ABCD體積最大,需OD⊥平面ABC,設(shè)O在平面ABC上的投影為G,且OG=x,求出三角形ABC的外接圓的半徑,得到三角形ABC面積的最大值,代入體積公式,結(jié)合導(dǎo)數(shù)求得答案.
解題關(guān)鍵:構(gòu)建兩個變量的等式,應(yīng)用均值不等式求出最值
【分析】將該線段放于長方體的體對角線,則它的三視圖分別是長方體三個面的對角線,構(gòu)建長方體的長寬高和體對角線之間的方程,利用均值不等式可求出最大值!
解題關(guān)鍵:找到合適的角作為變量,用三角函數(shù)表示長度,可以幫助我們將題中的數(shù)量關(guān)系轉(zhuǎn)化為代數(shù)式(三角函數(shù)式),進而求得最值!
【分析】題目中只給出了一個定值,顯然不能直接計算面積的最值,而分析題中所給的條件,有垂直關(guān)系,這樣就存在直角三角形,給三角函數(shù)的運用創(chuàng)造了條件。
【分析】利用AB與投影面α所成角為θ,∠BAC=120°,AB=AC=AA1=2,∠BAD=θ,建立正視圖的面積為m和側(cè)視圖的面積為n的關(guān)系,利用30°≤θ≤60°求解mn的最大值.
解題關(guān)鍵:將空間圖形展開,把立體幾何問題轉(zhuǎn)化為平面幾何問題,一般用于求選擇路徑問題,幾何中的最值問題等。
應(yīng)用此法可化折為直、化曲為直。一定要重視圖形翻折前后的對比,,以及空間圖形的棱、側(cè)棱、母線等分別是平面圖形中的哪些量, 從而進行計算。
【分析】將三棱錐的側(cè)面展開,從A點蟲子爬行繞三棱錐側(cè)面一圈回到點A的距離中,蟲子爬行的最短距離,可轉(zhuǎn)化為求AA1的長度,利用勾股定理即可得到答案.
【分析】由題意,利用側(cè)面展開圖,則頂角為60°,利用正三角形可得螞蟻爬行的最短路程.
【解答】解:由題意,利用側(cè)面展開圖兩次,則頂角為60°,三角形是正三角形,
可得螞蟻爬行的最短路程為:2.
故答案為:2
【分析】連A1B,沿BC1將△CBC1展開與△A1BC1在同一個平面內(nèi),不難看出CP+PA1的最小值是A1C的連線.(在BC1上取一點與A1C構(gòu)成三角形,因為三角形兩邊和大于第三邊)由余弦定理即可求解.
解題關(guān)鍵:向量的相關(guān)知識是高中數(shù)學(xué)中重要的解題方法,對于立體圖形中線段可以變成相應(yīng)的數(shù)量之間的運算關(guān)系,并且運用向量還可以表示空間中直線的位置關(guān)系,掌握向量在立體幾何解決最值問題有著很大的幫助。
【分析】(I)連接AD,DE,AE,可證AD⊥PQ,DE⊥PQ,從而可證PQ⊥平面ADE.
(II)設(shè)AD=x,得到d2關(guān)于x的二次函數(shù)從而可得d何時最小并能求得此時四棱錐A﹣PBCQ的體積.
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