求點到面的距離是立體幾何中最常見的問題,在高考中作為重要的知識點,幾乎每年必有。而且其他如線面距離、面面距離均可轉(zhuǎn)化為點面距離,因而學(xué)好這一內(nèi)容是立體幾何中重要的一環(huán)。下面就幾種常見的方法加以總結(jié)供同仁參考。
一、 定義法
直接由點向面作垂線,垂線段長度即為所求。
例:如圖1,四邊形ABCD為正方形,PA⊥面ABCD,AB=PA=a,求A到面PBD的距離。
解:連AC、BD交于O,則AC⊥BD,而PA⊥BD,則BD⊥面PAC,面PAC⊥面PBD,過A作PC垂線交于M則AM⊥面PBD。
即AM為所求,易知AC=a, Rt△PBC中由等面積法PA#8226; AC=AM#8226;PC
∴AM=a,即A到面PBD的距離為a
評析:若求點P到平面α的距離,先作過點P且垂直于α的平面β,在β內(nèi)過P作面α與β的交線的垂線,PM為所求。如圖2,這種模型要熟知,求垂線段長時一般放到三角形中求解。
二、 轉(zhuǎn)化相關(guān)點
當(dāng)用定義較難解時,可轉(zhuǎn)化到與已知點相關(guān)的點到已知面的距離,利用這兩點到同一平面距離的倍數(shù)關(guān)系求解。
例:如圖3,已知ABCD是邊長為4的正方形,E、F分別是AB、AD中點,GC垂直于ABCD所在平面,且GC=2,求B到面EFG的距離 。
解:易知EF∥BD,則BD∥面EFG,設(shè)AC交BD于O,故B到EFG距離等于O到面EFG距離。
容易證面MGC⊥面EFG。作OP⊥MG,則OP為所求,△GCM中可求OP=
另解:到面EFG距離是O到面EFG的3倍,可轉(zhuǎn)化成C到面EFG距離再乘以即可。
評析:注意轉(zhuǎn)化到相關(guān)點的距離后,還要還原到題目所求距離,防止因一時疏忽丟分。
三、 等體積法
將所點面距看成一個三棱錐的高,在該三棱錐中利用利用不同的底面積和高的乘積的倍相等(均為三棱錐體積)。從而可求距離。
例:四棱錐P-ABCD底面是邊長為a的正方形,側(cè)面PAD是正三角形且與底面ABCD垂直,求點C到面PBD距離。
解:作PE⊥AD則∠PEB=90°,PE=a,BE=a,PB=EA。故 PB=BD,則△PBD為等腰三角形。S△PBD 易求,而VP-BCD =VC-PBD
即 ×PE×S△BCD =×h×S△PBD
易解h=a為所求
評析:一般地,三棱錐中點所對底面面積較易求時,可用此法。不要丟掉棱錐體積公式中的,只需找到三棱錐,而不需作出距離,降低空間思維量。此法是較為常用的一種方法,計算要仔細。總之,涉及點面距問題,對具體題目采用以上三種方法中的一種問題可解,從而順利拿下高考中的5~6分。
(唐山市豐潤區(qū)第二中學(xué))