黃治元
高中立體幾何中的動態(tài)問題成為近些年高考數(shù)學(xué)中的熱點問題,且多以壓軸題的形式出現(xiàn)在選擇、填空題中,綜合考查學(xué)生的空間想象能力和對問題的轉(zhuǎn)化處理能力,筆者在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn),通過構(gòu)造圓錐模型可以很好地解決立體幾何中的線線角、線面角問題,
結(jié)論1如圖1所示,直線MN過圓錐的頂點P,過直線MN的圓錐軸截面截圓錐所得的兩條母線為PA,PB,設(shè)Q是圓錐底面⊙O上任意一點,則
結(jié)論1可以用來解決過圓錐頂點的直線與圓錐的母線的夾角問題,利用此結(jié)論的關(guān)鍵是根據(jù)己知條件構(gòu)造出一圓錐及過圓錐頂點的直線, 評注 (1)若一動直線與一定直線的夾角為定值時,如圖3,可以構(gòu)造這樣的一個圓錐,讓定直線成為圓錐的軸線,動直線成為圓錐的“母線”;
(2)直線與平面所成角問題通常轉(zhuǎn)化為直線與平面的法線所成角問題,
評注正四面體繞頂點A旋轉(zhuǎn)時,直線AD與AE所成角為定值,固定AD,構(gòu)造以AD為軸線,以AE為母線的圓錐成為解決本題的關(guān)鍵,
例3在AABC中,∠ACB= 90°,∠CAB=θ,M為AB的中點,將△ACM沿(M翻折至△ACM使得A'M⊥MB,則θ的取值不可能是(
).
A.π/9 B.π/6 C.π/5 Dπ/3
評注條件A'M⊥MB等價于將△AC.M沿(M翻折后所形成的圓錐存在兩條互相垂直的母線,
解析作如圖9所示的圓錐,其中母線與圓錐軸線所成角為60°,底面圓O在平面a上,直線,可平移至直徑BC位置.問題轉(zhuǎn)化為:該圓錐中存在多少條母線與BC所成角為40°?由結(jié)論2易知,這樣的母線有4條,故選D.
例5在棱長為3的正方體ABCD - AiBCDi中,如圖10,點P是平面A1BC1內(nèi)一動點,且滿足PD+ PB1=2+ √13,則直線B1P與直線AD1所成角的余弦值的取值范圍是( ).
從而點P的軌跡是平面A1BC1內(nèi)以點O為圓心,以1為半徑的圓,BiP的軌跡是以BiO為軸線的圓錐母線.又AD1∥BC1,則直線AD1可以平移至圓錐底面圓的某條直徑位置,問題轉(zhuǎn)化為求圓錐母線B1P與底面圓的直徑所成角的余弦值范圍,易知∠B1PO=
構(gòu)造圓錐模型來解決動態(tài)立體幾何中的線線角、線面角問題,關(guān)鍵是找出圓錐的軸線和其中的一條母線,多以定直線為圓錐的軸線,以與定直線成固定夾角的動直線為母線