空間幾何中的割補問題,一般是指將不規則(不好計算)圖形,割補成規則(好計算)圖形,以期望實現化繁為簡,化難為易的功效。在空間接切問題中,時常穿插著割補問題(能割善補解空間);在空間計算問題中,也時時出現割補問題(方便尋找平行直線關係,計算異面直線成角)。
經過空間幾何體的合理巧妙割補處理,會使得有些表面看似無從下手的數學難題變得豁然開朗,得心應手。
常見的空間幾何體割補是,將一些幾何體補充為長方體。
【空間幾何體外接球計算的割補問題】
(感悟)本題巧妙地將三稜錐補成(以此為共點的三條稜)長方體,順利完成體對角線就是外接球直徑的靈活轉化,巧妙實現空間幾何體外接球的有關計算問題(體積與表面積)。
(感悟)本題方法2靈活地利用割補方法(將三稜錐補成稜長為3的正方體)與折展原理(平行與直線,角度與距離的變換與否),巧妙地完成外接球體積的計算(正方體的體對角線就是三稜錐外接球直徑)。巧妙實現空間幾何體外接球的有關計算問題(體積與表面積)。
【空間幾何體異面直線成角計算的割補問題】
(感悟)本題方法3巧妙地將三稜錐補充四稜錐(將底面拓展為平行四邊形),及時完成了異面直線之一平行線的靈活作圖,構造直角三角形,然後順利地利用直角三角形進行求解,快速得出異面直線成角的正切值。巧妙實現空間幾何體異面直線的有關計算問題(成角計算)。
(感悟)本題通過巧妙的割補(長方體)靈活處理,使得抽象的折展後的空間幾何體中的點線面位置關係變得簡潔明了,且計算異面直線成角更是變得口算心算。如果沒有割補巧妙處理,就直觀圖的畫出就是考生的一大頭疼。
【空間幾何體體積計算的割補問題】
(感悟)培養數學發散思維(一題多解)能力,訓練解題整合融合(方法匯集,知識綜合)技巧,是高考數學教學的重點、難點與困惑。在平時課堂教學中難得遇到的數學趣題,承擔著上述一起功能。巧妙實現空間幾何體體積的有關計算問題(巧妙割補成一個合適的組合體)。
(感悟)本題通過巧妙的割補處理(球體中的內接圓柱),使得抽樣難理解的文字理解問題(大球缺表面上一點在底面的射影落在底面圓周上)變得通俗易懂。變換角度,改變視角(能割善補)是數學抽樣問題解決的一種藝術。