高中数学立体几何知识点总结(超详细)

立体几何知识梳理
一 、空间几何体
（一） 空间几何体的类型
1 多面体：
由若干个平面多边形围成的几何体．围成多面体的各个多边形叫做多面体的
面，相 邻两个面的公共边叫做多面体的棱，棱与棱的公共点叫做多面体的顶点．

2 旋转体：把一个平面图形绕它所在的平面内的一条定直线旋转形成了封闭几何体．其
中，这条直线称为旋转体 的轴．

（二） 几种空间几何体的结构特征
1 、棱柱的结构特征
1.1 棱柱的定义：由一个平面多边形沿某一方向平移形成
的空间几何体叫做棱柱．

1.2 棱柱的分类
图1-1 棱柱

底面是四边形 底面是平行四边形 侧棱垂直于底面
棱柱
底面是矩形
四棱柱
底面是正方形
平行六面体
棱长都相等
直平行
六面体长方体正四棱柱正方体
性质：
Ⅰ、侧面都是平行四边形，且各侧棱互相平行且相等；
Ⅱ、两底面是全等多边形且互相平行；
Ⅲ、平行于底面的截面和底面全等；
1.3 棱柱的面积和体积公式
S
直棱柱侧
?ch
（
c
是底周长，
h
是高）
S
直棱柱表面
= c·h+ 2S
底

V
棱柱
= S
底
·h
2 、棱锥的结构特征

2.1 棱锥的定义

（1） 棱锥：当棱柱的一个底面收缩
为一个点时，得到的几何体叫做棱锥．
（2）正棱锥：如果有一 个棱锥的底面是正多边形，并且顶点在底面的投影是底
面的中心，这样的棱锥叫做正棱锥．

1

2.2 正棱锥的结构特征

Ⅰ、 平行于底面的截 面是与底面相似的正多边形，相似比等于顶点到截面的距
离与顶点到底面的距离之比；它们面积的比等于 截得的棱锥的高与原棱锥的高的
平方比；截得的棱锥的体积与原棱锥的体积的比等于截得的棱锥的高与原 棱锥的
高的立方比；
Ⅱ、 正棱锥的各侧棱相等，各侧面是全等的等腰三角形；
Ⅲ 、两个特征三角形：（1）
?POH
（包含棱锥的高、斜高和底面内切圆半径）；（2）
?POB
（包含棱锥的高、侧棱和底面外接圆半径）


正棱锥侧面积：< br>S
正棱椎
?
1
ch'
（
c
为底周长，
h'
为斜高）
2
D
O
A
P
体积：V
棱椎
?
1
Sh
（
S
为底面积，
h< br>为高）
3
C
H
B

正四面体：各条棱长都相等的三棱锥叫正四面体
对于棱长为
a
正四面体的问 题可将它补成一个边长为
2
a
（正方体的边长）
2
2
a
的正方体问题．
2
对棱间的距离为
正四面 体的高
6
2
a
（
?l
正方体体对角线
）
3
3
2
3
1
a
（
V
正方体
?4V
小三棱锥
?V
正方体
）
12
3
正四面体的体积为
正四面体的中心到底面与顶点的距离之比为
1:3
（
?
11
l
正方体体对角线
：l
正方体体对角线
）
62
3 、棱台的结构特征
3.1 棱台的定义：用一个平行于底面的平面去截棱锥，我们把截面和底面之间的
部分称为棱台．
3.2 正棱台的结构特征
（1）各侧棱相等，各侧面都是全等的等腰梯形；
（2）正棱台的两个底面和平行于底面的截面都是正多边形；
（3）正棱台的对角面也是等腰梯形；
（4）各侧棱的延长线交于一点．
4 、圆柱的结构特征
4.1 圆柱的定义：以矩形的一边所在的直线为旋转轴，其余各边旋转而形成的曲

2

面所围成的几何体叫圆柱．
4.2 圆柱的性质
（1）上、下底及平行于底面的截面都是等圆；
（2）过轴的截面(轴截面)是全等的矩形．
4.3 圆柱的侧面展开图：圆柱的侧面展开图是以底面周长和母线长为邻边的矩
形．
4.4 圆柱的面积和体积公式
S
圆柱侧面
= 2π·r·h (r为底面半径，h为圆柱的高)
V
圆柱
= S
底
h = πr
2
h
5、圆锥的结构特征
5.1 圆锥的定义：以直角三角形的一直 角边所在的直
线为旋转轴，其余各边旋转而形成的曲面所围成的几
何体叫做圆锥．
5.2 圆锥的结构特征
（1） 平行于底面的截面都是圆，截面直径与底面
直径 之比等于顶点到截面的距离与顶点到底面的距
离之比；
（2）轴截面是等腰三角形；
（3）母线的平方等于底面半径与高的平方和：
l
2
= r
2
+ h
2

5.3 圆锥的侧面展开图：圆锥的侧面展开图是以顶点为圆心，以母线长为半径
的扇形．
6、圆台的结构特征

6.1 圆台的定义：用一个平行于底面的平面去截圆锥，我们把截面和底面之间
图1-5 圆锥
的部分称为圆台．
6.2 圆台的结构特征
⑴ 圆台的上下底面和平行于底面的截面都是圆；
⑵ 圆台的截面是等腰梯形；
⑶ 圆台经常补成圆锥，然后利用相似三角形进行研究．
6.3 圆台的面积和体积公式
S
圆台侧
= π·(R + r)·l (r、R为上下底面半径)
V
圆台
= 13 (π r
2
+ π R
2
+ π r R) h (h为圆台的高)

7 球的结构特征
7.1 球的定义：以 半圆的直径所在的直线为旋转轴，
半圆旋转一周形成的旋转体叫做球体．空间中，与定
点距离等 于定长的点的集合叫做球面，球面所围成的
几何体称为球体．

3

7-2 球的结构特征
⑴ 球心与截面圆心的连线垂直于截面；
⑵ 截面半径等于球半径与截面和球心的距离的平方差：r
2
= R
2
– d
2

⑶注意圆与正方体的两个关系：球内接正方体，球直径等于正方体对角线；
球外切正方体，球直径等于正方体的边长．
7-3 球的面积和体积公式
S
球面
= 4 π R
2
(R为球半径)； V
球
= 43 π R
3
（三）空间几何体的表面积与体积
空间几何体的表面积
棱柱、棱锥的表面积：各个面面积之和
圆柱的表面积 ：
S?2
?
rl?2
?
r
2

2
S?
?
rl?
?
r
圆锥的表面积：
2 2
S?
?
rl?
?
r?
?
Rl?
?
R
圆台的表面积：
球的表面积：
S?4
?
R

空间几何体的体积
1
柱体的体积 ：
V?S
底
?h
；
锥体的体积 ：
V?S
底
?h

3
2
1
台体的体积 ：
V?（S
上
?
3
S
上
S
下
?S
下
)?h
；球体的体积：
V?
4
?
R
3< br>
3
斜二测画法：
（1）平行于坐标轴的线依然平行于坐标轴；（2） 平行于y轴的线长度变半，
平行于x，z轴的线长度不变；
二 、点、直线、平面之间的关系
（一）、立体几何网络图：
⑹
公理4
⑴
线线平行
⑵
⑶
⑾
*三垂线定理
⑺
线线垂直
*三垂线逆定理
⑻
⑿
⑼
⑽
线面垂直
线面平行
⑷
⑸
⒀
⒂
⒃
⒁
面面垂直
面面平行

1、线线平行的判断：

4

（1）平行于同一直线的两直线平行．
（3）如果一条直线和一个平面平行， 经过这条直线的平面和这个平面相交，那
么这条直线和交线平行．
（6）如果两个平行平面同时和第三个平面相交，那么它们的交线平行．
（12）垂直于同一平面的两直线平行．
2、线线垂直的判断：
（7）三垂线定 理：在平面内的一条直线，如果和这个平面
的一条斜线的射影垂直，那么它也和这条斜线垂直．
（8）三垂线逆定理：在平面内的一条直线，如果和这个平
面的一条斜线垂直，那么它和这条斜线的射 影垂直．
如图，已知PO⊥α，斜线PA在平面α内的射影为OA，a是平面α内一条直线．
① 三垂线定理：若a⊥OA，则a⊥PA．即垂直射影则垂直斜线．
② 三垂线定理逆定理：若a⊥PA，则a⊥OA．即垂直斜线则垂直射影．
（10）若一直线垂直于一个平面，则这条直线垂直于平面内所有直线．
补充：一条直线和两条平行直线中的一条垂直，也必垂直平行线中的另一条．
3、线面平行的判断：
（2）如果平面外的一条直线和平面内的一条直线平行，那么这条直线和这个平
面平行．
（5）两个平面平行，其中一个平面内的直线必平行于另一个平面．
判定定理：



性质定理：


★判断或证明线面平行的方法
⑴ 利用定义(反证法)：
lI
?
??
，则
l
∥α (用于判断)；
⑵ 利用判定定理：线线平行
⑶ 利用平面的平行：面面平行
2

线面斜交和线面角：
l
∩ α = A

5
线面平行 (用于证明)；
线面平行 (用于证明)；
⑷ 利用垂直于同一条直线的直线和平面平行(用于判断)．

2.1 直线与 平面所成的角(简称线面角)：若直线与平面斜交，则平面的斜线与该
斜线在平面内射影的夹角θ．
2.2 线面角的范围：θ∈[0°，90°]
注意：当直线在平面内或者直线平行于平面时，θ=0°；当直线垂直于平面时，θ=90°
4、线面垂直的判断：
（9）如果一直线和平面内的两相交直线垂直，这条直线就垂直于这个平面．
（11）如果两条平行线中的一条垂直于一个平面，那么另一条也垂直于这个平面．
（14）一直线垂直于两个平行平面中的一个平面，它也垂直于另一个平面．
（16）如果两个平面垂直，那么在—个平面内垂直于交线的直线必垂直于另—个
平面．
判定定理：




性质定理：（1）若直线垂直于平面，则它垂直于平面内任意一条直线．
即：

（2）垂直于同一平面的两直线平行．
即：


★判断或证明线面垂直的方法
⑴ 利用定义，用反证法证明．
⑵ 利用判定定理证明．
⑶ 一条直线垂直于平面而平行于另一条直线，则另一条直线也垂直与平面．
⑷ 一条直线垂直于两平行平面中的一个，则也垂直于另一个．
⑸ 如果两平面垂直，在一平面内有一直线垂直于两平面交线，则该直线垂直于
另一平面．
5、面面平行的判断：
（4）一个平面内的两条相交直线分别平行于另一个平面，这两个平面平行．
（13）垂直于同一条直线的两个平面平行．
6、面面垂直的判断：
（15）一个平面经过另一个平面的垂线，这两个平面互相垂直．
判定定理：

性质定理：

6

（1）若两面垂直，则这两个平面的二面角的平面角为90°；
（2）



（二）、其他定理结论：
（1）确定平面的条件：①不共线的三点；②直线和直线外一点；③两条相交直
线； ④两条平行直线；
（2）直线与直线的位置关系： 相交 ； 平行 ； 异面 ；
直线与平面的位置关系： 在平面内 ； 平行 ； 相交（垂直是它的特殊情况） ；
平面与平面的位置关系： 相交 ；； 平行 ；
（3）等角定理：如果两个角的两边分别平行且方向相同，那么这两个角相等；
如果两条相交直线和另外两条相交直线分别平行，那么这两组直
线所成的锐角(或直角)相等；
（4）射影定理（斜线长、射影长定理）：从平面外一点向这个平面所引的垂线段
和斜线段中， 射影相等的两条斜线段相等；射影较长的斜线段也
较长；反之，斜线段相等的射影相等；斜线段较长的射 影也较长；
垂线段比任何一条斜线段都短．
（5）最小角定理：斜线与平面内所有直线所成的角中最小的是与它在平面内射
影所成的角．
（6）异面直线的判定：

①反证法；
②过平面外一点与平面内一点的直线，和平面内不过该点的直线是异面直线．
（7）过已知点与一条直线垂直的直线都在过这点与这条直线垂直平面内．
（8）如果—直线平行于两个相交平面，那么这条直线平行于两个平面的交线．
（三）、唯一性定理结论：
（1）过已知点，有且只能作一直线和已知平面垂直．
（2）过已知平面外一点，有且只能作一平面和已知平面平行．
（3）过两条异面直线中的一条能且只能作一平面与另一条平行．
四、空间角的求法：（所有角的问题最后都要转化为解三角形的问题，尤其是直
角三角形）

7

（1）异面直线所成的角：平移转化，把异面直线所成的角转化 为平面内相交直线
所成的角．异面直线所成角的范围：
0
o
?
??90
o
；
（2）线面所成的角：①线面平行或直线在平面内：线面所成的角为
0
o
； ②线面
垂直：线面所成的角为
90
o
；③斜线与平面所成的角：射影转化，即 转化为斜线
与它在平面内的射影所成的角．范围
0
o
?
?
? 90
o
；线面所成的角范围
0
o
?
?
?90
o

（3）二面角：关键是找出二面角的平面角，二面角的平面角的范围：
0
o
?
?
?180
o
；
五、距离的求法：
（1）点点、点线、点面距离：点与点之间的距离就是两点之间线段的长、点与
线、面间的距离 是点到线、面垂足间线段的长．求它们首先要找到表示距离的线
段，然后再计算．
注意：求点到面的距离的方法：
①直接法：直接确定点到平面的垂线段长（垂线段一般在二面角所在的平面上）；
②转移法：转化为另一点到该平面的距离（利用线面平行的性质）；
③体积法：利用三棱锥体积公式．


8