从三视图到几何体

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  三视图的投影特征是“长对正,高平齐,宽相等”,即正、俯视图的长对正,正、侧视图的高平齐,俯、侧视图的宽相等.
  
  将物体的三视图复原成其所表示的几何体,需抓住以下几个读图要点:
  
   一、分解组合体 
  
  例1 若某几何体的三视图(单位:cm)如图1所示,则此几何体的体
  积是cm3.
  
   思路 :由正、侧视图可以看出,该几何体可分解成上、下两部分(也
  可由正、俯视图将几何体分解为左、中、右三部分),结合俯视图,得上
  半部分是长、宽、高分别为3、3、1的长方体,下半部分是长、宽、高
  分别为1、3、3的长方体,因而,所求几何体的体积为3×3×1+1×3×3=18(cm3).
  
  例2 一个几何体的三视图如图2所示,则该几何体的表面积为.
  
   思路 :从各视图的外围部分看,该几何体的构成中有一个长、宽、高分别为8、6、2的长方体,再从各视图内的其他线条来看,该几何体是从长方体中挖去了一个直径为4、高为2的圆柱体,且挖去圆柱体的轴线为长方体两竖直对角面的交线,因而,几何体的表面积
  为2(8•6+8•2+6•2)-2π22+2π2•2=152.
  
  例3 将若干个长方块搭成一个几何体,其三视图如图3
  所示,指出这些长方块的搭叠形式.
  
   思路 :如图4,我们在俯视图的各正方形中分别标出在该
  位置上搭叠的长方块个数,由正视图第2列有2个长方形知,
  标记“2或1”的3个框中,右边二框至少有一框应为“2”,由侧视图第2
  列有2个长方形知,标记“2或1”的3个框中,下边二框至少有一框应为
  “2”,所以这3个框中的标记有5种可能的情形.图4的右边标示出了这
  3个框的对应位置上各自搭叠的长方块个数所有情形)
  
   二、辨识图形特征 
  
  例4一空间几何体的三视图如图5所示,则该几何体的体积为( )
  
  (A) 2π+23(B) 4π+23 
  (C) 2π+23 3〖DW〗(D) 4π+23 3
  
   思路 :由正、侧视图,将该几何体分解成上、下两半部分,再由三视
  图的投影特征,将上、下两半部分的三视图分离开来,即可得上半部分为
  一正四棱锥,下半部分为一圆柱(图6).且正四棱锥的底面正方形内接于圆柱的底面圆,正四棱锥的侧棱长和底面正方形对角线长均为2,圆柱的底面直径和高均为2.故所求几何体的体积为
  1 3•(2)2•22-12
  +π•12•2=23 3
  +2π
  ,正确选项为(C).
  
  例5 一个几
  何体的三视图如图
  7所示,则这个几
  何体的体积为.
  
   思路 :由俯、
  侧视图,将该几
  何体分解成前、
  后两半部分,再由三视图的投影特征,将前、后两半部分的三视图分离开来(略),即可得前半部分为一正六棱柱,后半部分为一圆柱,从而可求得几何体的体积为123+3π.
  
  例6 若某几何体的三视图如图8所示,则这个几何体的直观图可以是( )
  
   思路 :我们可应用排除法,由正、侧、俯视图依次排除(A)、
  (B)、(C)选项,得正确选项为(D).以下则通过对三视图的分析,辨识特征,还原几何体.
  
  由正、侧视图,将该几何体分解成上、下两半
  部分,再由三视图的投影特征,将上、下两半部分
  的三视图分离开来(图9),即可得上半部分为一直
  三棱柱,下半部分为一长方体.(还可由正视图中
  的虚实线条关系知,两部分简单几何体的前面在同
  一平面内;由侧视图中的虚实线条关系知,两半部
  分简单几何体的左面在同一平面内)据此得正确选
  项为(D).
  
   三、注意垂直与平行关系 
  
  如果我们将各投影面均看成由2条横线、2条竖线所
  组成的矩形,则⑴垂直于某一
  投影面的线段在与其垂直的投
  影面上的投影为一个点,在另
  外二个投影面上的投影均为一
  条保持其长度的横线或竖线;
  平行于某一投影面且不垂直于
  其他投影面的线段,在与其平
  行的投影面上的投影为一条保持其长度的非横非竖线段,在另外二个投影面上的投影均为一条(长度缩短了的)横线或竖线;不平行于任一投影面的线段在三个投影面上的投影均为一条(长度缩短了的)非横非竖线段.⑵在几何体中,垂直于某一投影面的面在该投影面上的投影为一条线段;平行于某一投影面的面在该投影面上的投影保持了原形状,在另外两个投影面上的投影均为一条横向或竖向的线段.
  
  例7一个棱锥的三视图如图10,则该棱锥的全面积 (单位:cm2)为( )
  
  (A) 48+122 (B) 48+242
  (C) 36+122(D) 36+242
  
   思路 :我们在三个视图的各相关点处标上如图11的字母,由三视图的投影特
  征知,俯视图上的线段HG、HI分别与正视图上的点B、侧视图上的点F相对应;
  点A和D为三棱锥上的同一点,它们都与俯视图上的点J相对应(正视图上的线
  段AB、AC及侧视图上的线段DE、DF均分别对应于俯视图上的线段JG、JI).
  故得原几何体为图12所示的三棱锥,其中AJ⊥底面GHI.结合∠GHI=90°,
  可求得该棱锥的全面积为48+122,正确选项为(A).
  
   注 :问题破解的关键点,是找到正视图、左视图上的点A、D均与俯视
  图上的点J相对应,并由此得到原三棱锥底面的垂线AJ.实际画图时,可不
  标记字母.
  
  例8 一个空间几何体的三视图如图13所示,则该几何体的表面积
  为( )
  
  (A) 48 (B) 32+817 (C) 48+817 (D) 80
  
   思路 :由三视图的投影特征知,俯视图中正方形框上的2条横线、框内的2条横线分别对应于侧视图上梯形下底的2端点、上底的2端点,则原几何体为左、右二侧面为等腰梯形的直四棱柱(左、右二侧面均与下侧面垂直),其表面积为(4+2+
  212+42)•4+2•1 2(2+4)•4=48+817,正确选项为(C).
  
  例9 某几何
  体的三视图如图14
  所示,该几何体的表
  面积是( )
  
  (A) 28+65 (B) 30+65
  (C) 56+125(D) 60+125
  
  
   思路 :由三个视图的轮廓均为三角形知,该几何体为底面是直角三角形的三棱锥.现在三个视图的各相关点处标上如图15的字母.由三视图的投影特征知,点A和E、B和H、G和J分别为三棱锥上的同一点.由俯视图的轮廓为直角三角形知,由侧视图为不含其他线条的直角三角形知,侧视图上的线段EF对应于俯视图上的点I,且正视图上的线段AB、AC均对应于侧视图上的线段EF,从而,后侧面与下底面垂直,正视图中的点A和俯视图中的点K相对应,由此得原三棱锥如图16所示.
  
  几何体的表面积为三棱锥四个面的面积之和.由∠BCG=90°,AD⊥底面BCG,并应用三垂线定理,可求得几何体的表面积是30+65,正确选项为(B).
  
   注 :问题破解的关键点,是发现正视图中的点A和俯视图中的点K相对应.
  
   四、少于三个的视图问题 
  
  
  例10一个正三棱柱的侧棱长和底面边长相等,体积为23,它的三视图
  中的俯视图如图17所示,左视图是一个矩形,则这个矩形的面积是.
  
   思路 :设正三棱柱的侧棱长和底面边长均为a,则
  1 2a2sin60°•a=
  23,
  a=2.由俯视图为正三角形知,正三棱柱的底面就是这样的正三角形,如此,左
  视图中矩形的“高”为2,“宽”等于俯视图中正三角形的高3,所求左视图
  矩形的面积为23.
  例11一个长方体去掉一个小长方体,所得几何体的正(主)视图与侧视
  图分别如图18所示,则该几何体的俯视图为( )
  
   思路 :从正视图来看,去掉的小长方体在左边,从侧视图来看,去掉
  的
  小长方体在前边,因而在俯视图中,去掉的小长方体对应的小长方形在左前边,正确选项为(C).
  
  例12某几何体的正视图和侧视图均如图19所示,则该几何体的俯视图不可能是( )
  
  
   思路 :从所给视图可将原几何体分解成上、下两部分,结合选项容易看出,各选项的外
  围线均可能是原几何体下半部分的俯视图;原几何体上半部分
  是圆柱或直四棱柱或底面是直角三角形的直三棱柱,(A)(B)(C)
  选项的内部线条均可能是几何体上半部分的俯视图,而(D)选项
  对应的正视图应为正中间有一条竖线的矩形.故正确选项为(D).
  
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