约3080字。
多面体与正多面体
●知识梳理
1.每个面都是有相同边数的正多边形,每个顶点为端点都有相同棱数的凸多面体,叫做正多面体.
2.正多面体有且只有5种.分别是正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体、正二十面体.
●点击双基
1.一个正方体内有一个内切球面,作正方体的对角面,所得截面图形是
答案:B
2.正多面体只有_____________种,分别为________________.
答案:5 正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体、正二十面体
3.在正方体ABCD—A1B1C1D1中,M、N分别是A1B1、BB1的中点,则直线AM与CN所成的角的余弦值是_____________.
解析:过N作NP∥AM交AB于点P,连结C1P,解三角形即可.
答案:
●典例剖析
【例1】 已知甲烷CH4的分子结构是中心一个碳原子,外围有4个氢原子(这4个氢原子构成一个正四面体的四个顶点).设中心碳原子到外围4个氢原子连成的四条线段两两组成的角为θ,则cosθ等于
A.- B. C.- D.
解析:将正四面体嵌入正方体中,计算易得
cosθ= =- (设正方体的棱长为2).
答案:A
【例2】 试求正八面体二面角的大小及其两条异面棱间的距离.
解:如图,设正八面体的棱长为4a,以中心O为原点,对角线DB、AC、QP为x轴、y
轴、z轴建立空间直角坐标系,则A(0,-2 a,0)、B(2 a,0,0)、C(0,2 a,0)、P(0,0,2 a),设E为BC的中点,连结PE、QE、OE,则∠PEQ=2∠PEO即为所求二面角的平面角,∵OE=2a,OP=2 a,∴tan∠PEO= ,∠PEQ=2arctan .设n=(x,y,z)是AB与PC的公垂线的一个方向向量,则有n• =x+y=0,n• =y-z=0,解得
n=(-1,1,1),所以向量 =(-2 a,2 a,0)在n上的射影长d= = 即为所求.
特别提示
由于正多面体中的等量关系、垂直关系比较多,所以便于建立直角坐标系,运用解析法处理.要注意恰当选取坐标原点,一般取其中心或顶点(如正四棱柱).
【例3】 三个12×12 cm的正方形,如图,都被连结相邻两边中点的直线分成A、B两片〔如图(1)〕,把6片粘在一个正六边形的外面〔如图(2)〕,然后折成多面体〔如图(3)〕,求此多面体的体积.
解法一: 补成一个正方体,如图甲,V= V正方体¬= ×123=864 cm3.
甲 乙
解法二:补成一个三棱锥,如图乙,V=V大三棱锥-3V小三棱锥=864 cm3.
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