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新教材里潜在的高考题系列49:多变的正方体截面(不看绝对后悔)

 左勤高考数学 2022-11-25 发布于天津
新教材好文系列继续,今天说说教材里提到的正方体的截面问题.
人教A版新教材必修第2册第145页,拓广探索的第15题:
这道题拓展开来,就是考察几何体的截面问题.
其中正方面的截面问题,最热门,考察频率最高.
1
有几种可能?几种不可能?
1.三角形
可以是等腰三角形,可以是等边三角形,但都是锐角三角形.
截不出直角三角形,截不出钝角三角形.
怎么证明?
思考2分钟.
......
而且注意一个特征:截面三角形的三个顶点,在共点的三条棱上.
2.四边形
可以是平行四边形,可以是菱形,可以是矩形,可以是正方形,可以是等腰梯形,也可以是一般梯形.
但是截不出直角梯形.
怎么证明?
思考2分钟.
......
如图,若四边形EFGH是直角梯形,不妨设EF⊥FG.
因为BC⊥EF,所以EF⊥平面ABCD.
又BB'⊥平面ABCD,所以EF//BB',进而有EF//平面BB'C.
因为平面EFGH∩平面BB'C=HG,所以EF//HG,这与梯形矛盾.
所以四边形EFGH不可能是直角梯形.
3.五边形
可以是一般五边形,但不可能是正五边形.
怎么证明?
思考2分钟.
......
如图所示,根据两个平面平行的性质,有EF//HI,EI//FG,而正五边形对边并不平行,因此不可能截出正五边形.
4.六边形
可以是一般六边形,也可以是正六边形.
关于形状问题,来一道供朋友们练练手.

2
与体对角线垂直的截面
在所有的这些截面中,考察频率最高的是,与体对角线垂直的截面.
比如,2018年全国新课标I卷的12题:
这里的“与每条棱所在直线所成角都相等”的平面,就是与体对角线垂直的平面.
截面形状可能是三角形,也可能是六边形.
在《新教材里潜在的高考题系列48:体对角线优美性质》里,提到了两个特殊位置:体对角线三分之一点处的两个截面.
还有一个特殊位置,就是在体对角线中点处的截面,此时截面是正六边形.
写到这里,留道作业吧,感兴趣的朋友找找手感.

最后思考这样几个问题:
1.截面形状为三角形的所有截面中,哪个截面面积最大,是多少?
2.截面形状为四边形的所有截面中,哪个截面面积最大,是多少?
3.截面形状为六边形的所有截面中,哪个截面面积最大,是多少?
4.所有截面中,哪个截面面积最大,是多少?
大家读我的系列文章,要连贯起来读,前面的文章对后面有帮助.
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