舉一反三系列高考高中數學同步及復習資料人教A版必修2專題8.3 立體圖形的直觀圖（重難點題型精講）（含答案及解析）

專題8.3立體圖形的直觀圖（重難點題型精講）1．空間幾何體的直觀圖(1)直觀圖的概念

直觀圖是觀察者站在某一點觀察一個空間幾何體獲得的圖形.畫立體圖形的直觀圖，實際上是把不完全在同一平面內的點的集合，用同一平面內的點表示.因此，直觀圖往往與立體圖形的真實形狀不完全相同.

在立體幾何中，立體圖形的直觀圖通常是在平行投影下得到的平面圖形.

(2)斜二測畫法及其步驟

利用平行投影，人們獲得了畫直觀圖的斜二測畫法.利用這種畫法畫水平放置的平面圖形的直觀圖，其步驟是：

①在已知圖形中取互相垂直的x軸和y軸，兩軸相交于點O.畫直觀圖時，把它們畫成對應的x'軸和y'軸，兩軸相交于點O'，且使∠x'O'y'=(或)，它們確定的平面表示水平面.

②已知圖形中平行于x軸或y軸的線段，在直觀圖中分別面成平行于x'軸或y'軸的線段.

③已知圖形中平行于x軸的線段，在直觀圖中保持原長度不變，平行于y軸的線段，在直觀圖中長度為原來的一半.(3)旋轉體及其相關概念

斜二測畫法畫空間幾何體的直觀圖的規(guī)則

畫幾何體的直觀圖時，與畫平面圖形的直觀圖相比，只是多畫一個與x軸、y軸都垂直的z軸，并且有以下規(guī)則.①已知圖形中，平行于x軸、y軸或z軸的線段，在直觀圖中分別畫成平行于x'軸、y'軸或z'軸的線段.

②已知圖形中平行于x軸或z軸的線段，在直觀圖中保持長度不變，平行于y軸的線段，長度變?yōu)樵瓉淼囊话?

③連線成圖以后，擦去作為輔助線的坐標軸，就得到了空間圖形的直觀圖.2．平面圖形的面積與其直觀圖的面積間的關系(1)以三角形為例，則有.如圖所示，，它的直觀圖的面積.(2)平面多邊形的面積與其直觀圖的面積間的關系：=.即若記一個平面多邊形的面積為，由斜二測畫法得到的直觀圖的面積為，則有=.【題型1斜二測畫法】【方法點撥】根據斜二測畫法畫直觀圖的規(guī)則和步驟，進行求解即可.【例1】（2023·高一課時練習）如圖，用斜二測畫法畫一個水平放置的平面圖形是一個邊長為1的正方形，則原圖形的形狀是（

）A． B． C． D．【變式1-1】（2022秋·陜西渭南·高一期末）如圖，△A'B'C'是△ABC的直觀圖，其中B'A．等邊三角形 B．直角三角形 C．等腰三角形 D．無法確定【變式1-2】（2022春·山西呂梁·高一期中）某幾何體底面的四邊形OABC直觀圖為如圖矩形O1A1B1C1，其中OA．6 B．46 C．42 【變式1-3】（2022·全國·高三專題練習）如圖，△A'B'C'是水平放置的△ABCA．鈍角三角形 B．等腰三角形，但不是直角三角形C．等腰直角三角形 D．等邊三角形【題型2畫平面圖形的直觀圖】【方法點撥】畫水平放置的平面多邊形的直觀圖的關鍵是確定多邊形的頂點位置.頂點位置可以分為兩類：一類是在軸上或在與軸平行的線段上，這類頂點比較容易確定；另一類是不在軸上且不在與軸平行的線段上，這類頂點一般通過作過此點且與軸平行或垂直的線段，將此點轉到與軸平行或垂直的線段上來確定.【例2】（2023·高一課時練習）如圖，等腰梯形ABCD上底AD=1cm，下底BC=3【變式2-1】（2023·高一課時練習）用斜二測法畫出如圖邊長為2的等邊三角形的直觀圖，并求直觀圖面積．【變式2-2】（2023·全國·高三專題練習）用斜二測畫法畫出如圖所示的五邊形的直觀圖.(不寫作法，保留作圖痕跡)【變式2-3】（2022·全國·高一專題練習）用斜二測畫法畫出下列水平放置的平面圖形的直觀圖：(1)邊長為3cm(2)邊長為4cm(3)邊長為2cm【題型3畫空間幾何體的直觀圖】【方法點撥】(1)對于一些常見簡單幾何體(柱體、錐體、臺體、球)的直觀圖，應該記住它們的大致形狀，以便快速準確地畫出.(2)畫空間幾何體的直觀圖比畫平面圖形的直觀圖增加了一個z軸，表示豎直方向.(3)平行于z軸(或在z軸上)的線段，方向與長度都與原來保持一致.【例3】（2022·高一課時練習）用斜二測畫法畫長、寬、高分別是8cm，6cm，3cm的長方體ABCD?A【變式3-1】（2022·高一課時練習）畫出一個正六棱柱的直觀圖，底面為邊長為3的正六邊形，高為5．【變式3-2】（2022·高一課時練習）已知直三棱柱ABC?A1B1C【變式3-3】（2022·全國·高一專題練習）畫出圖中簡單組合體的直觀圖（尺寸單位：cm）．【題型4平面圖形的面積與其直觀圖的面積的關系】【方法點撥】根據斜二測畫法中平面圖形的面積與其直觀圖的面積的關系，結合具體條件，進行轉化求解即可.【例4】（2022秋·四川內江·高二期中）如圖所示，矩形O'A'B'C'是水平放置的一個平面圖形的直觀圖，其中OA．242 B．122 C．12 【變式4-1】（2022秋·四川·高二期中）如圖，Rt△O'A'A．1 B．2 C．22 D．【變式4-2】（2022秋·安徽六安·高三階段練習）一個水平放置的平面圖形，用斜二測畫法畫出了它的直觀圖，如圖所示，此直觀圖恰好是一個邊長為2的正方形，則原平面圖形的面積為（

）A．2 B．42 C．8 D．【變式4-3】（2022·全國·高三專題練習）如圖所示，矩形O'A'B'C'A．面積為62的矩形 B．面積為3C．面積為62的菱形 D．面積為3專題8.3立體圖形的直觀圖（重難點題型精講）1．空間幾何體的直觀圖(1)直觀圖的概念

直觀圖是觀察者站在某一點觀察一個空間幾何體獲得的圖形.畫立體圖形的直觀圖，實際上是把不完全在同一平面內的點的集合，用同一平面內的點表示.因此，直觀圖往往與立體圖形的真實形狀不完全相同.

在立體幾何中，立體圖形的直觀圖通常是在平行投影下得到的平面圖形.

(2)斜二測畫法及其步驟

利用平行投影，人們獲得了畫直觀圖的斜二測畫法.利用這種畫法畫水平放置的平面圖形的直觀圖，其步驟是：

①在已知圖形中取互相垂直的x軸和y軸，兩軸相交于點O.畫直觀圖時，把它們畫成對應的x'軸和y'軸，兩軸相交于點O'，且使∠x'O'y'=(或)，它們確定的平面表示水平面.

②已知圖形中平行于x軸或y軸的線段，在直觀圖中分別面成平行于x'軸或y'軸的線段.

③已知圖形中平行于x軸的線段，在直觀圖中保持原長度不變，平行于y軸的線段，在直觀圖中長度為原來的一半.(3)旋轉體及其相關概念

斜二測畫法畫空間幾何體的直觀圖的規(guī)則

畫幾何體的直觀圖時，與畫平面圖形的直觀圖相比，只是多畫一個與x軸、y軸都垂直的z軸，并且有以下規(guī)則.①已知圖形中，平行于x軸、y軸或z軸的線段，在直觀圖中分別畫成平行于x'軸、y'軸或z'軸的線段.

②已知圖形中平行于x軸或z軸的線段，在直觀圖中保持長度不變，平行于y軸的線段，長度變?yōu)樵瓉淼囊话?

③連線成圖以后，擦去作為輔助線的坐標軸，就得到了空間圖形的直觀圖.2．平面圖形的面積與其直觀圖的面積間的關系(1)以三角形為例，則有.如圖所示，，它的直觀圖的面積.(2)平面多邊形的面積與其直觀圖的面積間的關系：=.即若記一個平面多邊形的面積為，由斜二測畫法得到的直觀圖的面積為，則有=.【題型1斜二測畫法】【方法點撥】根據斜二測畫法畫直觀圖的規(guī)則和步驟，進行求解即可.【例1】（2023·高一課時練習）如圖，用斜二測畫法畫一個水平放置的平面圖形是一個邊長為1的正方形，則原圖形的形狀是（

）A． B． C． D．【解題思路】根據斜二測畫法規(guī)律，平行于y軸的線段長度是原長的一半即可判斷.【解答過程】在直觀圖中，其一條對角線在y軸上且長度為2，所以在原圖形中其中一條對角線必在y軸上，且長度為22故選：A．【變式1-1】（2022秋·陜西渭南·高一期末）如圖，△A'B'C'是△ABC的直觀圖，其中B'A．等邊三角形 B．直角三角形 C．等腰三角形 D．無法確定【解題思路】將直觀圖還原為投影圖，分析幾何圖形的形狀.【解答過程】將直觀圖還原，則BO=CO=1，AO=23，所以△ABC故選：A.【變式1-2】（2022春·山西呂梁·高一期中）某幾何體底面的四邊形OABC直觀圖為如圖矩形O1A1B1C1，其中OA．6 B．46 C．42 【解題思路】通過直觀圖與原圖的關系得出A、C兩點的坐標，即可得出答案.【解答過程】根據四邊形OABC直觀圖將其還有為平面圖形如圖：根據直觀圖與原圖的關系可得：OA=O1A1=6則點A6,0，C∴AC故選：B.【變式1-3】（2022·全國·高三專題練習）如圖，△A'B'C'是水平放置的△ABCA．鈍角三角形 B．等腰三角形，但不是直角三角形C．等腰直角三角形 D．等邊三角形【解題思路】根據題意，將△A'B'C'還原成原圖，分析OC【解答過程】將其還原成原圖，設A'C'AC=A'C'=2即AB⊥BC，故△ABC是等腰直角三角形.故選：C.【題型2畫平面圖形的直觀圖】【方法點撥】畫水平放置的平面多邊形的直觀圖的關鍵是確定多邊形的頂點位置.頂點位置可以分為兩類：一類是在軸上或在與軸平行的線段上，這類頂點比較容易確定；另一類是不在軸上且不在與軸平行的線段上，這類頂點一般通過作過此點且與軸平行或垂直的線段，將此點轉到與軸平行或垂直的線段上來確定.【例2】（2023·高一課時練習）如圖，等腰梯形ABCD上底AD=1cm，下底BC=3【解題思路】在等腰梯形ABCD中建立平面直角坐標系，再利用“斜二測”畫法確定另兩個頂點位置即可畫出其直觀圖.【解答過程】在等腰梯形ABCD中，過D作DO⊥AB于O，以直線CB，OD分別為x，y軸建立平面直角坐標系，如圖，其中OD=1cm在平面內取點O'，過O'作直線O'在直線O'y'上取點D'，使O'D'在直線O'x'上取點C連接C'D',A【變式2-1】（2023·高一課時練習）用斜二測法畫出如圖邊長為2的等邊三角形的直觀圖，并求直觀圖面積．【解題思路】先在直角坐標系中得出各邊的數值，再按“斜二測”畫法作圖，得出相關關系，再求出直觀圖的高度，求出面積.【解答過程】畫法:(1)如圖(1),在等邊三角形ABC中,取BC所在直線為x軸,BC的垂直平分線為y軸,兩軸相交于點O.在圖(2)中,畫相應的x'軸與y'軸,兩軸相交于點O'(2)在圖(2)中,以O'為中點,在x'軸上取B'C'(3)連接A'B',A'C',并擦去輔助線由題意在平面直角坐標系中，三角形ABC是邊長為2的正三角形∴AB=BC=2，BC邊上的高為?=3在三角形A'O'∴B'B'C'故S△故直觀圖△A'B'C【變式2-2】（2023·全國·高三專題練習）用斜二測畫法畫出如圖所示的五邊形的直觀圖.(不寫作法，保留作圖痕跡)【解題思路】根據斜二測畫法作圖即可.【解答過程】①如圖(1)，將A點和原點O重合，AB和x軸重合，AE與y軸重合.通過C分別作x軸、y軸的垂線，垂足分別為H、I，通過D分別作x軸、y軸的垂線，垂足分別為F、G；②如圖(2)，作坐標系x'O'y'，x'軸和y'軸夾角為45°，在x'軸上取點，使得：A'③如圖(2)，在y'軸上取點，使得：A'I'=④如圖(2)，過H'作y'軸平行線，過I'作x'軸平行線，兩平行線交于C'；過F'作y'⑤如圖(2)，依次連接B'、C'、D'【變式2-3】（2022·全國·高一專題練習）用斜二測畫法畫出下列水平放置的平面圖形的直觀圖：(1)邊長為3cm(2)邊長為4cm(3)邊長為2cm【解題思路】（1）根據斜二測畫法，作出平面圖形，建立平面直角坐標系，畫出對應斜二測坐標系，確定多邊形各頂點在直觀圖中對應的頂點，連線可得直觀圖；（2）根據斜二測畫法，作出平面圖形，建立平面直角坐標系，畫出對應斜二測坐標系，確定多邊形各頂點在直觀圖中對應的頂點，連線可得直觀圖；（3）根據斜二測畫法，作出平面圖形，建立平面直角坐標系，畫出對應斜二測坐標系，確定多邊形各頂點在直觀圖中對應的頂點，連線可得直觀圖.【解答過程】(1)解：如圖①所示，以BC邊所在的直線為x軸，以BC邊的高線AO所在直線為y軸，建立平面直角坐標系，畫對應的x'軸、y'軸，使在x'軸上截取O'B'=連接A'B'、A'C'、B'(2)解：如圖④所示，以AB、AD邊所在的直線分別為x軸、y軸建立如下圖所示的平面直角坐標系，畫對應的x'軸、y'軸，使在x'軸上截取A'B'=AB=4作D'C'//x則平行四邊形A'B'C'(3)解：如圖⑦所示，畫正八邊形OABCDEFG，以點O為坐標原點，OA、OE所在直線分別為x軸、y軸建立平面直角坐標系xOy，設點B、G在x軸上的射影點分別為M、N，畫對應的x'軸、y'軸，使在x'軸上截取O'A'=OA=2在y'軸上截取O'E'=作M'B'//y'軸，且作B'C'//y'軸，且連接O'A'、A'B'、B'C'、C則八邊形O'A'B'【題型3畫空間幾何體的直觀圖】【方法點撥】(1)對于一些常見簡單幾何體(柱體、錐體、臺體、球)的直觀圖，應該記住它們的大致形狀，以便快速準確地畫出.(2)畫空間幾何體的直觀圖比畫平面圖形的直觀圖增加了一個z軸，表示豎直方向.(3)平行于z軸(或在z軸上)的線段，方向與長度都與原來保持一致.【例3】（2022·高一課時練習）用斜二測畫法畫長、寬、高分別是8cm，6cm，3cm的長方體ABCD?A【解題思路】由斜二測畫法的規(guī)則畫出直觀圖即可.【解答過程】解：根據斜二測畫法的規(guī)則可知，底面矩形的直觀圖為平行四邊形．①畫出水平放置的長、寬分別是8cm、6cm的矩形ABCD的直觀圖．②作Az垂直于AB，在Az軸上截取AA分別過點B、C、D作BB'//AA'，③連接A'B'、B'C【變式3-1】（2022·高一課時練習）畫出一個正六棱柱的直觀圖，底面為邊長為3的正六邊形，高為5．【解題思路】根據斜二測畫法的要求和步驟，作圖即可.【解答過程】（1）畫軸.如圖，畫x,y,z軸，三軸相交于O，使得∠xOy=45（2）畫底面.在x軸上以O為中點截取線段FC，使FC=6cm,在y軸上以O為中點取線段GH,使GH=332cm,分別過點G,H作x軸的平行線，并在平行線上分別以G,H為中點截取連接BC,CD,EF,FA,則六邊形ABCDEF就是正六棱柱的底面的直觀圖.（3）畫側棱.在z軸正半軸上取線段OO',使OO'=5cm，過在這些平行線上分別截取5cm長的線段AA（4）成圖.順次連接A',【變式3-2】（2022·高一課時練習）已知直三棱柱ABC?A1B1C【解題思路】根據斜二測畫法的原則，可畫出直觀圖.【解答過程】如圖所示．【變式3-3】（2022·全國·高一專題練習）畫出圖中簡單組合體的直觀圖（尺寸單位：cm）．【解題思路】利用斜二測畫法求解.【解答過程】如圖所示：【題型4平面圖形的面積與其直觀圖的面積的關系】【方法點撥】根據斜二測畫法中平面圖形的面積與其直觀圖的面積的關系，結合具體條件，進行轉化求解即可.【例4】（2022秋·四川內江·高二期中）如圖所示，矩形O'A'B'C'是