從理解平面圖形到理解立體圖形是壹個飛躍,必然有壹個過程。有的同學做壹些空間的幾何模型,反復觀察,有利於建立空間的概念,是壹個好方法。有些同學空閑時會觀察、琢磨壹些立體圖形,判斷線、線、面的關系,探索各種角度、垂直線,也是建立空間概念的好方法。此外,用圖形來表示概念和定理,在頭腦中“證明”定理、構造定理的圖形,對建立空間概念也很有幫助。
第二,要掌握基本的知識和技能。
要用圖形、文字、符號三種形式表達概念、定理、公式,要不斷復習之前學過的內容。這是因為立體幾何的內容是密切相關的。前者是後者的基礎,既鞏固了前者,又發展和推廣了前者。在解決問題時,要寫規範。比如用平行四邊形ABCD表示平面時,可以寫成平面AC,但不能省略平面這個詞;要寫出解題的依據,無論是計算題還是證明題都應該如此,不能想當然或完全依靠直覺;書面證明題,寫已知的和驗證的,畫圖;在使用定理時,壹定要明確題目滿足定理的條件壹壹對應。不寫出來是不可能知道的。學會用圖表(畫圖、分解圖、轉換圖)幫助解決問題;要掌握求各種角度和距離的基本方法和推理證明的基本方法——分析、綜合、歸謬法。
第三,要不斷提升自己各方面的能力。
通過聯系實際、觀察模型或類比平面幾何結論提出命題;對於提出的命題,不要輕易肯定或否定,而是用幾個特例來檢驗。最好能給出反面例子,肯定證明。歐拉公式的內容以研究課題的形式給出,從中體會和創造數學知識。我們應該不斷地將我們所學的知識結構化和系統化。所謂結構,是指對知識從整體到局部、從上到下的理解和組織,理解其中隱含的思想和方法。所謂系統化,就是把平行問題、垂直問題、角度問題、距離問題、唯壹性問題等類似問題集合起來,比較它們的異同,形成對它們的整體認識。牢牢掌握壹些能夠控制全局、組織整體的概念,利用這些概念來控制偶爾接觸過或尚未意識到明顯關系的已知知識之間的聯系,從而提高整體概念。
註意積累解決問題的策略。比如立體幾何問題轉化為平面問題,或者求點到平面的距離問題,或者求直線到平面的距離問題,再轉化為求點到平面的距離問題;或者變成壹個體積問題。要不斷提高分析問題、解決問題的水平:壹方面從已知到未知,另壹方面從未知到已知,尋求正反知識的連接點——壹種內在的或確定的數學關系。要不斷提高反思性認知水平,積極反思自己的學習活動,從經驗到自動化,從感性到理性,加深對理論的理解,提高解決問題的能力和創造力。
結束
需要註意的事項
第壹,立足課本,夯實基礎
直線和平面是立體幾何的基礎。學好這部分的壹個捷徑就是學習定理證明,尤其是壹些關鍵定理的證明。比如三垂直定理。定理的內容很簡單,就是線與線、線與面、面之間關系的解釋。但是定理的證明到了學校壹般都比較復雜甚至抽象。掌握這個定理有以下三個好處:
(1)深入掌握定理的內容,明確定理的作用是什麽,在那些地方怎麽用,怎麽用。
(2)培養空間想象力。
(3)從解題中得出壹些啟示。
在學習這些內容的時候,可以用筆、尺子、書本之類的東西搭建壹個圖形框架,幫助提高自己的空間想象力。也為後面的學習打下了良好的基礎。
第二,培養空間想象力
為了培養空間想象力,可以在學習之初做壹些簡單的模型來幫助想象。例如,立方體或長方體。求壹個立方體中線、線和面、面與面的關系。通過對模型中點、線、面位置關系的觀察,逐漸培養自己對空間圖形的想象力和識別能力。其次,要培養自己的繪畫能力。可以從簡單的圖形(如直線、平面)和簡單的幾何體(如立方體)開始。我們最後要做的就是建立壹個立體概念,這樣我們就可以把空間圖形想象出來,畫在壹個平面上(比如紙、黑板),也可以根據畫在平面上的“立體”圖形,想象出原來空間圖形的真實形狀。空間想象不是漫無邊際的幻想,而是建立在假設和幾何的基礎上,這將給空間想象插上騰飛的翅膀。
第三,逐步提高邏輯論證能力
立體幾何的證明是數學的任何部分都無法替代的。所以歷年高考都有立體幾何的說法。論證時,首先要保持嚴謹,準確理解任何定義、定理、推論。符號表示與定理完全壹致,滿足定理的所有條件,才能推導出相關結論。不要在條件不完備的情況下妄下結論。其次,在論證問題時,要運用分析方法,即逐步找到結論成立的充分條件,向已知的東西靠攏,然後用綜合法(“演繹法”)的形式寫出來。
第四,“轉化”思想的應用
我個人認為,解決立體幾何問題,要充分利用“化歸”的數學思想,明確化歸過程中哪些變了,哪些沒變是非常關鍵的。例如:
1.兩條不同平面的直線所成的角轉換為兩條相交直線的夾角,即空間任意壹點處通向兩條不同平面的直線的平行線。對角線與平面所成的角換算成直線所成的角,即對角線與對角線在平面上的投影所成的角。
2.異面直線的距離可以轉化為直線與平行於它的平面之間的距離,也可以轉化為兩個平行平面之間的距離,即異面直線的距離可以轉化為直線與平面之間的距離和平面之間的距離。而面距離可以轉化為線面距離,再轉化為點面距離,點面距離又可以轉化為點線距離。
3.面平行可以轉化為線平行,線平行也可以轉化為線平行。線-線平行可由線-面平行或面-面平行得到,兩者可以相互轉化。同樣,面垂直度可以轉化為線垂直度,再轉化為線垂直度。
4.三垂直定理可以把平面上的兩條直線轉化為空間上的兩條直線,而三垂直逆定理可以把空間上的兩條直線轉化為平面上的兩條直線。
以上都是化歸思想在數學思想中的應用,通過化歸可以大大簡化問題。
第五,總結規律,規範訓練。
在解決立體幾何問題的過程中,往往有明顯的規律性。比如求角度,首先要確定平面角和三角形,常用的有正余弦定理和三角形定義。如果余弦值為負,則不同的平面和線平面成銳角。距離可以總結為:距離多為垂直段,以三角形計算。正弦余弦定理和勾股定理是經常用到的。如果難以制作垂直線,則使用相等的產品高度進行轉換。不斷總結,才能不斷上升。
還要註重規範化培訓。高考反映的問題很嚴重。很多考生對寫、證、求三個環節不清楚,表述不規範、不嚴謹,因果關系不充分。圖形中元素之間的關系被誤解,符號語言無法使用。這就需要我們在平時養成壹個良好的答題習慣,具體來說就是按照課本上例題的答題格式、步驟、推理過程,壹步步的把題做出來。答題的規範性在數學考試的每個環節都很重要,尤其是立體幾何,因為它更註重邏輯推理。對於即將參加高考的同學來說,考試的每壹分都很重要。在“循序漸進給分”的原則下,從平時的每壹道題中培養這種規範性的好處是顯而易見的,而且很多時候,把原本很難回答的問題壹步步寫下來,思路也就逐漸打開了。
不及物動詞典型結論的應用
在平時的學習過程中,壹些已經證明的典型命題可以作為結論寫下來。利用這些結論可以快速解決壹些復雜的問題,尤其是在解決選擇或填空題時。這些結論雖然不能直接應用到壹些解題中,但也會幫助我們打開思路,算出答案。