陳偉斌
棱柱是一個(gè)重要的幾何體,以棱柱為背景的立體幾何問題,是高考命題的熱點(diǎn),應(yīng)引起同學(xué)們的高度重視.
一、準(zhǔn)確理解棱柱的概念
一般地,由一個(gè)平面多邊形沿某一方向平移形成的空間幾何體叫做棱柱,
僅僅記住定義不能算理解,在“平移”的過程中形成的兩個(gè)底面、側(cè)面、側(cè)棱有哪些特點(diǎn)呢?這些特點(diǎn)可以看成棱柱的性質(zhì):(1)兩個(gè)底面是全等的多邊形,且對應(yīng)邊互相平行;(2)側(cè)面都是平行四邊形;(3)側(cè)棱平行且相等,還要理解直棱柱、正棱柱的性質(zhì),直棱柱除了具有棱柱的性質(zhì)外還具有:側(cè)棱與底面垂直的性質(zhì);正棱柱除了具有直棱柱的性質(zhì)外還具有:底面是正多邊形的性質(zhì),還要厘清特殊的四棱柱之間的包含關(guān)系:如圖1.
由此可知正四棱柱是平行六面體的一種特殊情況.簡單地說,正四棱柱是長方體的特殊情況,正四棱柱都是長方體(包括正方體和底面為正方形的長方體).正方體都是正四棱柱,但正四棱柱不都是正方體.長方體都是直四棱柱(底面和側(cè)面垂直的四棱柱),但不一定是正四棱柱(長方體底面不一定為正方形).
例1如圖2所示,已知長方體ABCDA1B1C1D1.
(l)這個(gè)長方體是棱柱嗎?如果是,是幾棱柱?為什么?
(2)用平面BCFE把這個(gè)長方體分成兩部分后,各部分形成的幾何體是棱柱嗎?如果是,是幾棱柱?并指出底面;如果不是,請說明理由.
解析 (l)是棱柱,并且是四棱柱.因?yàn)樗梢钥闯捎伤倪呅蜛DD1A1沿AB方向平移至四邊形BCClB1形成的幾何體,符合棱柱的定義.
(2)截面BCFE右邊的部分是三棱柱BEBl -CFC1,其中△BEB1與△CFC1是底面.截面BCFE左邊的部分是四棱柱ABEA,-DCFDi,其中四邊形ABEA1和四邊形DCFD1是底面.
評注 1.解答本題的關(guān)鍵是正確掌握棱柱的幾何特征,本題易出現(xiàn)認(rèn)為所分兩部分的幾何體,一個(gè)是棱柱,一個(gè)是棱臺的錯(cuò)誤.
2.在利用幾何體的概念進(jìn)行判斷時(shí),要緊扣定義,注意幾何體間的聯(lián)系與區(qū)別,不要認(rèn)為底面就是上下位置,如此題,底面也可放在前后位置.
二、正確運(yùn)用棱柱的條件
l.由棱柱概念可直接推出的結(jié)論:
(l)上下底面互相平行;
(2)上下底面是全等的多邊形;
(3)上下底面對應(yīng)邊平行且相等;
(4)側(cè)棱平行且相等;
(5)側(cè)面是平行四邊形.
2.直棱柱可推出的結(jié)論:側(cè)棱垂直于底面.
3.有些結(jié)論不能直接推出,需要有中間步驟.例如,直棱柱不可直接推出:側(cè)棱垂直于底面的一條直線;側(cè)面與底面垂直.
三、突出推理過程的邏輯關(guān)系
立體幾何中的邏輯思維能力是以立體幾何中的概念、公理與定理為基本形式,以分析與綜合、抽象與概括、歸納與演繹為主要方法,并能準(zhǔn)確運(yùn)用數(shù)學(xué)語言進(jìn)行表達(dá)的思維能力.因此,我們在學(xué)習(xí)中要突出推理過程的邏輯關(guān)系,必須注意如下幾點(diǎn):
1.邏輯段有順序,一個(gè)邏輯段出錯(cuò),從該段起不得分,并列邏輯段不分順序;
2.推理時(shí)也允許同時(shí)羅列兩個(gè)邏輯段條件,然后一起給出結(jié)論;
3.關(guān)鍵詞為每個(gè)邏輯段的主要條件和結(jié)論,在推理證明過程中不可缺少,關(guān)鍵詞不容忍字母、數(shù)值的差錯(cuò).比如“AA.上平面A1B1C1”寫成“AA1⊥平面A1C1”,得0分;“AA1⊥ AlC1”寫成“AA1⊥A1C”,得0分;
4.第(l)小題中已經(jīng)書寫的條件、結(jié)論,作第(2)小題中的關(guān)鍵詞時(shí)需寫出,或用“由(l)得”替代.在書寫過程中會用“義因?yàn)椤薄?/p>