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第十二章 几何问题 ​

考情:几何题中高频,且公式送分题与比例计算题各占一半。立体几何(切拼、表面积、浸水)近年增多。核心:画图 → 标数据 → 公式/相似 → 估算选项。

12.1 平面几何常用公式 ​

三角形 ​

项目公式 / 结论
面积
勾股定理(直角)
常用勾股数(3,4,5)、(5,12,13)、(8,15,17)、(7,24,25)、(9,40,41)
30° 直角三角形三边 (30° 所对直角边是斜边一半)
45° 直角三角形三边
三角不等式两边之和大于第三边;两边之差小于第三边
相似对应角相等;周长比 = 相似比 k;面积比 = k²

四边形与圆 ​

图形面积 / 周长
正方形;周长 ;对角线
长方形;对角线
平行四边形
梯形
菱形
圆;
扇形(n 为圆心角度数)

常用面积比结论 ​

  • 等底等高面积相等;等底面积比 = 高之比;等高面积比 = 底之比。
  • 相似比 k ⇒ 面积比 ,立体相似体积比 。
  • 不规则图形:割补法、等积变形、容斥(重叠相减)。

12.2 立体几何常用公式 ​

几何体体积表面积
长方体
正方体
圆柱侧 ;全
圆锥侧 (l 母线)
球

切拼要点

  • 切一刀(与某面平行):体积不变,表面积多两个切面。
  • 浸水/排水:(溢出体积)。
  • 熔铸/拼接:体积不变,表面积会变。

12.3 解题要点 ​

  1. 画图标数据:角度、边长、高全部标上。
  2. 特殊角用比例:30°、45°、60° 直接进比例,避免反三角。
  3. 不规则优先割补,规则则直接公式。
  4. 立体先想体积关系,再想表面积。
  5. 选项若给出 π 倍数,保留 π 运算更准;若要近似,π 取 3.14。

建模启发(怎么想到用该方法):先画图标全已知量,再问自己——求的是长度、面积还是体积?
直角/勾股→;出现「倍、几分之几、平行截线」→相似或等积变形;不规则、拼接、挖切→割补;容器浸水、溢水→体积不变 ;切一刀→表面积多两个切面。能用特殊角比例就别硬算反三角。

12.4 例题精讲 ​

例 12-1 勾股与相似 ​

【例题】直角三角形两直角边分别为 3 和 4。求斜边;若将三边同时放大到原来的 2 倍,面积变为原来的几倍?

【解析】

相似比 k = 2,面积比 。

答案:斜边 5;面积变为 4 倍。

【点睛】3-4-5 是最高频勾股数。面积比是相似比的平方,不是 2 倍——这是几何最常见陷阱。怎么想到:有直角就写勾股;有「放大/缩小几倍」就先定相似比 k,再用面积比 。


例 12-2 立体切拼与表面积 ​

【例题】一个棱长为 6 的正方体,沿平行于某一面切一刀,切成两个长方体。问表面积增加多少?若切后表面积之和为 252,判断是否可能?

【解析】正方体原表面积 。
切一刀多两个面,每个面 ,增加 。

答案:表面积增加 72;切后两块表面积之和为 288,故「252」不可能。

【点睛】切一刀 +2 个切面;挖孔、切角表面积变化要实际数暴露的新面,不能凭感觉。怎么想到:题目问切割后表面积变化,就从「多出/少了哪些面」入手,而不是只改体积。
浸水例子:底面积 50 的圆柱量杯,放入物体后水位上升 2 cm,则物体体积 。

12.5 易错警示 ​

  1. 面积比写成相似比(漏平方)。
  2. 梯形漏除以 2;圆的直径/半径混用。
  3. 立体表面积算重或漏底面(游泳池、无盖桶)。
  4. 切割后误以为体积变了(体积不变)。
  5. 根号与近似值过早化简,导致精度丢失。

12.6 自测练习 ​

  1. 正方形边长增加 10%,面积增加百分之多少?
  2. 直角三角形斜边 10,一条直角边 6,求另一条直角边与面积。
  3. 圆柱底面半径 3、高 5,求侧面积与体积(π 保留)。
  4. 一个长 8、宽 5、高 4 的长方体,求体对角线长。
  5. 把两个棱长 2 的正方体拼成一个长方体,表面积减少多少?

参考答案

  1. ,面积增加 21%。
  2. 另一直角边 ,面积 24。
  3. 侧面积 ;体积 45π。
  4. 。
  5. 拼合重叠 2 个面,每个 ,减少 8。

持续学习,持续积累。