补形在立体几何问题中的应用

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  摘要:直观性是立体几何问题的突出特点,借助物体感受空间形态,借助直观图形培养学生空间想象能力,达到提升直观想象核心素养的目的.图形残缺(不全面)是制約学生认知的关键因素.本文从7个角度,展示补充图形为问题解决带来的好处.
  关键词:立体几何;直观;补形;空间想象
  中图分类号:G632文献标识码:A 文章编号:1008-0333(2021)28-0061-03
  直观性是立体几何问题的一个突出特点.借助几何图形,感知空间点、线、面的位置关系、形态变化与运动规律.图形残缺不明是制约学生认知的一个关键因素.补全图形是基于逻辑推理,发展学生空间想象能力的重要手段.下面从7个角度,展示补形为问题解决带来的好处.
  一、补形判断位置关系
  线面位置关系的判断,是立体几何发展空间想象能力的重要方式,主要涉及到线面平行和线面垂直.图形残缺会影响到学生对关系判断依据的确认,补全图形可以很好地解决直观判断这一问题.
  三、补形确定平面的交线
  解析确定两个平面交线的理论依据在于公理3和公理1.由于平面AEF和平面ABCD有公共点A,故只需找到两平面另外的一个公共点即可.过点E作EN⊥DC,交DC于点N,连接NB,则BF∥EN,而BF≠EN,所以EF和NB延长必相交,设交点为M,连接AM.因为M∈EF,所以M∈平面AEF.同理,M∈平面ABCD,即点M为平面AEF和平面ABCD的公共点.所以,直线AM为平面AEF与平面ABCD的交线.
  四、补形求二面角的大小
  六、补形求点面距离
  七、补形求外接球的体积(表面积)
  我们知道,任何三棱锥都有外接球.我们更知道,任何长方体都有外接球,且球心为对角线的中点.一般情形下三棱锥的外接球球心是不易确定的,如果能将三棱锥补形成长方体,解决问题也就轻而易举了.
  参考文献:
  [1]人教社课程教材室.普通高中课程标准实验教科书数学(必修2)[M].北京:人民教育出版社,2018.
  [责任编辑:李璟]
  作者简介:李秀元(1973.11-),男,本科,中学高级教师,从事高中数学教学研究.
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