数学运算问题一共分为十四个模块,其中一块是几何问题。立体几何问题是几何问题中的一种。
公务员考试中,立体几何问题一般涉及空间范围内的点、线、角、周长、面积等之间的相互关系。扎实掌握其基本公式、几何原理及这些类型的解法,就能轻松搞定平面几何问题。
1.题型简介
立体几何问题一般涉及空间范围内的点、线、角、周长、面积等之间的相互关系。主要题型为已知边、角之间的数量关系,求边、表面积或体积。
2.核心知识
(1)与线、角相关问题(立体)
三垂线定理
在上图中,PO垂直于平面ABCD,OE⊥AB,则PE⊥AB。
(2)表面积与体积相关问题
立体图形的表面积和体积公式:
表面积相等的立体图形,越接近球体(面数越多),体积越大;
体积相等的立体图形,越接近球体(面数越多),表面积越小;
3.核心知识使用详解
平面几何问题的解决方法主要有三种,分别为公式法、判断法和转化法。其中转化法,则是将其转化为平面几何问题,再灵活利用平面几何问题的三种解决方法进行求解。
1. 与线、角相关问题(立体)
例1:(福建行测真题)
一只蚂蚁从右图的正方体A顶点沿正方体的表面爬到正方体C顶点。设正方体边长为a,
问该蚂蚁爬过的最短路程为( )。
A.
B.
C.
D.
“一只蚂蚁从右图的正方体A顶点沿正方体的表面爬到正方体C顶点”,根据“同一平面内,两点间线段最短”可知,其最短的路程应为两顶点间线段的长度。为此,将立体问题转化为平面几何问题,在同一平面中求得A、C两点线段的长度。
[解析]
根据题意可知,蚂蚁从A到C,至少经过两个平面,将立体图展开,转化为平面图,如下图所示:
根据“同一平面内,两点间线段最短”可知,所求的最短路程应为两顶点间线段的长度。
根据直角三角形“勾股定理”可得,。
因此,选B。
2. 表面积与体积问题
例2:(江苏行测真题)
一个正方体木块的6个面都被漆成红色,它的棱长是以分米为单位的,并且都是整数。把这个正方体全都锯成棱长1分米的小正方体,其中一面有红漆的共96块,两面有红漆的有多少块?
A. 48
B. 49
C. 36
D. 37
“其中一面有红漆的共96块”,这说明每个面中有一面红漆的个数为16。
[解析]
根据题意可得,每个面中有一面红漆的小正方体个数为16,
由16=4×4可知,这个正方体的边长为6分米;
又因正方体的8个顶点处的小正方体的三面有红漆,
故每条棱上有6-2=4块小正方体的两面有红漆;
由正方体有12条棱得,一共有12×4=48块小正方体的两面有红漆。
例3:(2008.国考)
相同表面积的四面体,六面体,正十二面体以及正二十面体,其中体积最大的是:
A. 四面体
B. 六面体
C. 正十二面体
D. 正二十面体
“相同表面积”的不同立体,求“其中体积最大”的立体,可直接由立体几何问题的基础知识得出。
[解析]
根据“表面积相等的所有空间图形中,越接近球体(面数越多)的几何体,体积越大”,可知正二十面体体积最大。
因此,选D。
例4:(2009.北京应届)
在一只底面半径是20cm的圆柱形小桶里,有一半径为10cm的圆柱形钢材浸没在水中,当钢材从桶中取出后,桶里的水下降了3cm,求这段钢材的长度。
A. 3cm
B. 6cm
C. 12cm
D. 18cm
“当钢材从桶中取出后,桶里的水下降了3cm”,可知钢材的体积等于水下降部分的体积。
[解析]
根据题意,先求水下降部分的体积。
确定r:20
确定h:3
带入公式:
即钢材的体积:
确定钢材V:
确定钢材r:10
带入公式:
钢材的长度
因此,选C。
1.与线、角相关问题(立体)
例5:(2008.北京应届)
一只小鸟离开在树枝上的鸟巢,向北飞了10米,然后又向东飞了10米,然后又向上飞了10米。最后,它沿着到鸟巢的直线飞回了家,请问:小鸟飞行的总长度与下列哪个最接近?
A. 17米
B. 40米
C. 47米
D. 50米
“向北飞了10米,然后又向东飞了10米,然后又向上飞了10米”,可知小鸟飞行的轨迹是一个边长为10米的正方体;
“它沿着到鸟巢的直线飞回了家”,可知小鸟直线飞回鸟巢的距离恰好是该正方体的体对角线;
“小鸟飞行的总长度与下列哪个最接近”,小鸟飞行的总长度包括飞出去的路程及飞回来的路程,因此本题的关键点是求小鸟飞回来的路程。
[解析]
根据“向北飞了10米,然后又向东飞了10米,然后又向上飞了10米”,
可知小鸟飞行的轨迹构成边长为10米的正方体;
根据“它沿着到鸟巢的直线飞回了家”,
可知小鸟直线飞回鸟巢的距离恰好是该正方体的体对角线。
确定正方体对角线的长度:米
则小鸟飞行的总长度:
因此,选C。
例6:(2008.山西)
一个长7厘米,宽5厘米,高3厘米的长方体盒子。一只瓢虫从盒子的任意一个顶点,爬到与该顶点在同一体对角线的另一个顶点上,则所有情形的爬行路线的最小值是:
A.
B.
C.
D.
根据题意,要求爬行路线的最小值,即求两点之间的最小值,故只需将长方体盒子展开,连接两点间的直线距离就是最短路线。
[解析]
两点之间线段最短。
根据题意,假设瓢虫在如图所示的立方体上爬行,则其爬行距离即为A点到E点的距离,且瓢虫的爬行轨迹有两种,如图a和图b所示。
确定长a:AB=DC=7厘米
确定宽b:BF=CE=5厘米
确定高c:AD=BC=EF=3厘米
假如瓢虫以图a的轨迹爬行,则其爬行距离为:
厘米;
假如瓢虫以图b的轨迹爬行,则其爬行距离为:
厘米。
故瓢虫爬行最短距离为厘米。
因此,选D。
2.表面积与体积问题
例7:(2007.国考)
现有边长1米的一个木质正方体,已知将其放入水里,将有0.6米浸入水中。如果将其分割成边长0.25米的小正方体,并将所有的小正方体都放入水中,直接和水接触的表面积总量为:
A. 3.4平方米
B. 9.6平方米
C. 13.6平方米
D. 16平方米
“直接和水接触的表面积”,正方体与水接触的表面积包括正方体的底面积和正方体侧边上4面与水接触的面积。此题解题的关键点是小正方体没入水中的体积与大正方体相同。
[解析]
根据题意,边长1米的木质正方体可分割成边长为0.25米小正方体数:
。
每个小木块浸入水中的深度:
米
每个小木块直接和水接触的表面积:
平方米
总的表面积:
平方米
因此,选C。
例8:(2007.福建秋季)
一个几何体的正视图,俯视图与侧视图都是腰长为1的等腰直角三角形。则这个几何体的体积是:
A. 1
B.
C.
D.
根据正视图、俯视图,侧视图都是等腰直角三角形可知,几何体是两个侧面和底面均为等腰直角三角形的三棱锥。
[解析]
根据题意,该几何体是如图所示的三棱锥。
其中△BCD、△ABD、△ACD为等腰直角三角形,且AD为底面上的高。
确定:
确定h:1
带入公式:
三棱锥V=
=
=
因此,选D。
学完知识点后就应该进行实战演练了,自我检测中的题目是91UP专家团针对本条知识精选出来的典型题目。题 不在多而在于精,在洞察其万变不离其宗的模式,认真完成自我检测可以事半功倍举一反三。