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用初中數學破解:2021年八省聯考立體幾何大題

北京大興國際機場的顯著特點之壹是各種彎曲空間的運用.刻畫空間的彎曲性是幾何研究的重要內容.用曲率刻畫空間彎曲性,規定∶多面體頂點的曲率等於 與多面體在該點的面角之和的差(多面體的面的內角叫做多面體的面角,角度用弧度制),多面體面上非頂點的曲率均為零,多面體的總曲率等於該多面體各頂點的曲率之和.例如∶正四面體在每個頂點有3個面角,每個面角是 ,所以正四面體在各頂點的曲率為 ,故其總曲率為 .

(1)求四棱錐的總曲率;

(2)若多面體滿足∶ 頂點數-棱數+面數=2,證明∶ 這類多面體的總曲率是常數.

解答第1問

四棱錐有5個頂點和5個面,其中1個四邊形,4個三角形,其面角總和 =

總曲率=

解答第2問

如圖所示,對於平面上的n邊形,在多邊形內任取壹點Q,可以將其拆分為n個三角形。因為任意三角形的內角之和等於180度,所以,這些三角形的內角之和等於: ; 由於在點Q處還有壹個 角,所以,n邊形的內角之和等於: ,也就是: .

對於多面體的每個面依法炮制,可得三角形的數量 = 棱數 × 2

可得 角的數量 = 面數

按照曲率公式,

總曲率 = 頂點數 - (棱數 - 面數 ) = (頂點數-棱數+面數)

證明完畢.

回歸教材

多邊形的內角和是幾何學的壹個基本問題,人教版《數學-八年級上冊》(第21頁)第11章 §11.3.2 的標題即為:《多邊形的內角和》

可見,本題考查的屬於:基本概念和基本方法。

提煉與提高

為什麽有好多學生感覺這個題很難?原因在於:它太基本了,在經過大量的、重復性的機械的訓練之後,學生已經不會用基本的方法解決問題。遇到這樣和所有『題型』都不靠的問題,就無從下手。

為了成功解答本題,考生要過幾關:

1)讀懂題目,關鍵是在幾分鐘內理解壹個新的概念:多面體的曲率。

2)掌握多邊形內角和公式的推導過程,而不僅僅是結論。

3)經過觀察和歸納,得出結論:三角形的數量=棱數×2. 這點並不難,但現實中就是有人做不到。

多年來,中學數學的教學存在壹種理論與實踐脫節的傾向:專家們不斷強調數學思想和方法;中學教師壹直在帶著自己的學生拼命刷題。

八省聯考數學卷,向大家傳遞了這樣壹個信號:命題人辦法是很多的。在對高考制度不進行大變的前提下,加強對於學生能力的考查,是完全可以做到的。

對於備考的學生和教師來說,我的建議是:

1)多思考,多總結;切忌盲目做題。

2)花點時間讀讀教科書,包括初中和高中的教科書,會用到的。