8.1 基本立体图形 --棱柱棱锥棱台
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了8.1 基本立体图形 --棱柱棱锥棱台相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
基础知识
空间几何体
多面体
一般地,由若干个平面多边形围成的几何体叫做多面体.围成多面体的各个多边形叫做多面体的面,如面\\(PAB\\);两个面的公共边叫做多面体的棱,如棱\\(PA\\),棱\\(AB\\);棱与棱的公共点叫做多面体的顶点,如顶点\\(P\\),顶点\\(A\\).以前学过的长方体、正方体是多面体.
旋转体
一条平面曲线(包括直线)绕它所在平面内的一条定直线旋转所形成的曲面叫做旋转面,封闭的旋转面围成的几何体叫做旋转体,这条定直线叫做旋转体的轴.以前学过的圆锥、圆柱是旋转体.
空间几何体的结构特征
棱柱
(1) 概念
有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面所围成的几何体叫做棱柱.
(2) 性质
① 侧棱都相等,侧面是平行四边形;
② 两个底面与平行于底面的截面是全等的多边形;
③ 过不相邻的两条侧棱的截面是平行四边形;
④ 直棱柱的侧棱长与高相等,侧面与对角面是矩形.
(3) 分类
① 按底面多边形的边数分为:三棱柱,四棱柱等.
② 按侧棱是否垂直低面分为斜棱柱,直棱柱(底面是正多边形的直棱柱,叫正棱柱;底面是平行四边形的四棱柱也叫做平行六面体)
棱锥
(1) 概念
有一个面是多边形,其余各面是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成的几何体叫做棱锥.
如果有一个棱锥的底面是正多边形,并且顶点在底面的射影是底面的中心,这样的棱锥叫做正棱锥.
(2) 性质
① 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② 距离与顶点到底面的距离之比;
③ 正棱锥各侧棱相等,各侧面是全等的等腰三角形;
④ 正棱锥中六个元素,即侧棱、高、斜高、侧棱在底面内的射影、斜高在底面的射影、底面边长一半,构成四个直角三角形.)
(3) 常见棱锥
正三棱锥是底面是等边三角形,三个侧面是全等的等腰三角形的三棱锥.
正四面体是每个面都是全等的等边三角形的三棱锥,正四面体是特殊的正三棱锥.
(4) 侧面展开图
正\\(n\\)棱锥的侧面展开图是有\\(n\\)个全等的等腰三角形组成的.
棱台
(1) 用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥,底面与截面之间的部分,这样的多面体叫做棱台.
(2) 棱台的分类:由三棱锥、四棱锥……截得的棱台分别叫做三棱台、四棱台…….
(3) 正棱台:由正棱锥截得的棱台叫做正棱台,正棱台各侧棱都相等,各侧面都是全等的等腰梯形.
基本方法
【题型1】 棱柱、棱锥、棱台的概念
【典题1】有下列命题:
①有两个面平行,其余各面都是平行四边形所围成的几何体一定是棱柱;
②各个面都是三角形的几何体是三棱锥;
③用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥,得到的几何体叫 做棱台;
④棱 柱的各相邻侧面的公共边互相平行.
以上命题中,正确命题的序号是\\(\\underline\\quad \\quad\\).
解析 由图甲知,命题①错误;如图乙,由两个结构相同的三棱锥叠放在一起构成的几何体,各面都是三角形,但它不是棱锥,命题②错误;由棱台的定义知,命题③错误;由棱柱的特点知,命题④正确.
【典题2】给出下列三个命题
①有四个相邻侧面互相垂直的棱柱是直棱柱;
②各侧面都是正方形的四棱柱是正方体;
③底面是正三角形,各侧面都是等腰三角形的三棱锥是正三棱锥.
其中真命题的个数是 ( )
A.\\(1\\) \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) B.\\(2\\) \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) C.\\(3\\) \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) D.\\(0\\)
解析 四个侧面互相垂直的棱柱并不能保证侧棱一定垂直于底面,故①错误;
当底面是菱形时,各侧面也可以是正方形,故②错误;
当锐角为\\(60°\\)的菱形沿短的对角线折成本棱锥时,有可能不是正三棱锥,
举个特殊的三棱锥 底面是正三角形,一个为等腰三角形的侧面与底面垂直,
这时三侧面中,有一个是正三角形,两个是等腰三角形,故③错误.
故选 \\(D\\).
【巩固练习】
1.在棱柱中,( )
A.只有两个面平行 \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) B.所有的棱都相等
C.所有的面都是平行四边形 \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) D.两底面平行,且各侧棱也平行
2.棱台不具有的性质是( )
A.两底面相似 \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) B.侧面都是梯形
C.侧棱都平行 \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) D.侧棱延长后都交于一点
3.下列命题正确的是( )
A.棱柱的侧棱都相等,侧面都是全等的平行四边形
B.用一个平面去截棱锥,棱锥底面与截面之间的部分是棱台
C.四面体的任何一个面都可以作为棱锥的底面
D.棱台的侧棱延长后交于一点,侧面是等腰梯形
4.下列说法中正确的是( )
A.棱柱中两个互相平行的平面一定是棱柱的底面
B.在平行六面体中,任意两个相对的面均互相平行,但平行六面体的任意两个相对的面不一定可当作它的底面
C.棱柱的侧面都是平行四边形,但它的底面一定不是平行四边形
D.在棱柱的面中,至少有两个面互相平行
5.下列说法中,正确的个数为( )
(1)有两个面互相平行,其余各面都是平行四边形的几何体一定是棱柱
(2)有两个面互相平行,其余四个面都是等腰梯形的六面体是棱台;
(3)底面是等边三角形,侧面都是等腰三角形的三棱锥是正三棱锥;
(4)棱锥的侧棱长与底面多边形的边长相等,则此棱锥可能是正六棱锥.
A.\\(0\\)个 \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) B.\\(1\\)个 \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) C.\\(2\\)个 \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) D.\\(3\\)个
参考答案
- 答案\\(D\\)
- 答案\\(C\\)
- 答案\\(C\\)
解析对于\\(A\\),棱柱的侧棱都相等,但侧面不一定是全等的平行四边形,\\(A\\)错误;
对于\\(B\\),用一个平行于底面的平面去截棱锥,棱锥底面与截面之间的部分才是棱台,\\(B\\)错误;
对于\\(C\\),四面体的任何一个面都可以作为棱锥的底面,\\(C\\)正确;
对于\\(D\\),棱台的侧棱延长后交于一点,但侧面不一定是等腰梯形,\\(D\\)错误.
故选:\\(C\\). - 答案 \\(D\\)
解析对于\\(A\\),棱柱的侧面也可以互相平行,即\\(A\\)错误;
对于\\(B\\),底面是平行四边形的四棱柱是平行六面体,它的侧面是互相平行的平行四边形,可以作为底面,即\\(B\\)错误;
对于\\(C\\),正四棱柱是棱柱,且正四棱柱的底面是平行四边形,即\\(C\\)错误;
对于\\(D\\),棱柱的上下底面一定是平行的,故至少有两个面互相平行,即\\(D\\)正确.
故选:\\(D\\). - 答案 \\(A\\)
解析(1)中,有两个面互相平行,其余各面都是平行四边形,且每相邻两个四边形的公共边互相平行的几何体一定是棱柱,故(1)不正确;
(2)中,有两个面互相平行,其余四个面都是等腰梯形的六面体不一定是棱台,只有当四个等腰梯形的腰延长后交于一点时,这个六面体才是棱台,故(2)不正确;
(3)中,底面是等边三角形,侧面都是等腰三角形的三棱锥不一定是正三棱锥,只有当三棱锥的顶点在底面的射影是底面中心时,才是正三棱锥,故(3)不正确;
(4)中,因为正六棱锥的底面是正六边形,侧棱在底面内的射影与底面边长相等,所以正六棱锥的侧棱长一定大于底面边长,故(4)不正确.
故选:\\(A\\).
【题型2】 简单几何体的表面展开与折叠问题
【典题1】(1) 请画出如图所示的几何体的表面展开图.
(2) 将各平面图形折起后形成的空间图形如图所示:
解析(1) 展开图如图所示:
(2) 根据下图所给的平面图形,画出立体图形.
【典题2】如图一个封闭的立方体,它\\(6\\)个表面各标出\\(1\\)、\\(2\\)、\\(3\\)、\\(4\\)、\\(5\\)、\\(6\\)这\\(6\\)个数字,现放成下面\\(3\\)个不同的位置,则数字\\(1\\)、\\(2\\)、\\(3\\)对面的数字是 ( )
A.\\(4\\)、\\(5\\)、\\(6\\) \\(\\qquad \\qquad \\qquad\\) B.\\(6\\)、\\(4\\)、\\(5\\) \\(\\qquad \\qquad \\qquad\\) C.\\(5\\)、\\(6\\)、\\(4\\) \\(\\qquad \\qquad \\qquad\\) D.\\(5\\)、\\(4\\)、\\(6\\)
解析 第一个正方体已知\\(1\\)、\\(2\\)、\\(3\\)第二个正方体已知\\(1\\)、\\(3\\)、\\(4\\)
第三个正方体已知\\(2\\)、\\(3\\),\\(5\\)且不同的面上写的数字各不相同,
则可知\\(1\\)对面标的是\\(5\\),\\(2\\)对面标的是\\(4\\),\\(3\\)对面标的是\\(6\\)
故选\\(D\\).
【典题3】如图,已知三棱柱\\(ABC-A\'B\'C\'\\),底面是边长为\\(1\\)的正三角形,侧面为全等的矩形且高为\\(3\\),求自一点\\(A\\)出发沿着三棱柱的侧面绕行一周后到达\\(A\'\\)点的最短路线长.
解析 将正三棱柱\\(ABC-A\'B\'C\'\\)沿侧棱展开,其侧面展开图如图所示,
依题意\\(AB=BC=AA_1=1\\),\\(∴AA_1=3\\),
依题意沿着三棱柱的侧面绕行一周到达点\\(A\'\\)的最短路线为:
\\(\\left|A A_1^\\prime\\right|=\\sqrtA A_1^2+A A_1^\\prime=\\sqrt3^2+3^2=3 \\sqrt2\\).
【巩固练习】
1.下图中能围成正方体的是\\(\\underline\\quad \\quad\\).(填序号)
2.水平放置的正方体的六个面分别用“前面、后面、上面、下面、左面、右面”表示,如图是一个正方体的表面展开图,若图中“努”在正方体的后面,那么这个正方体的前面是\\(\\underline\\quad \\quad\\).
3.如图所示,在所有棱长均为\\(1\\)的三棱柱上,有一只蚂蚁从点\\(A\\)出发,围着三棱柱的侧面爬行一周到达点\\(A_1\\),则爬行的最短路线长为\\(\\underline\\quad \\quad\\).
参考答案
-
答案 ①②③
-
答案 有
解析 这是一个正方体的平面展开图,共有六个面,其中面“努”与面“有”相对,所以图中“努”在正方体的后面,则这个正方体的前面是“有”.
-
答案 \\(\\sqrt10\\)
解析正三棱柱的侧面展开图如图所示的矩形,
矩形的长为\\(3\\),宽为\\(1\\),则其对角线\\(AA_1\\) 的长为最短路程.
因此蚂蚁爬行的最短路程为:\\(\\sqrt3^2+1^2=\\sqrt10\\).
分层练习
【A组---基础题】
1.下列几何体中,棱柱有( )
A.\\(5\\)个 \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) B.\\(4\\)个\\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) C.\\(3\\)个 \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) D.\\(2\\)个
2.下列说法正确的是( )
A.三棱柱有三个侧面、三条侧棱和三个顶点
B.四面体有四个面、六条棱和四个顶点
C.六棱锥有七个顶点
D.棱柱的各条侧棱可以不相等
3.下列命题中正确的是( )
A.有一个面是多边形,其余各面是三角形的几何体是棱锥
B.有两个面平行且相似,其余各面都是梯形的多面体是棱台
C.长方体是正四棱柱
D.四个面都是等边三角形的四面体是正四面体
4.下面的多面体是棱台的是( )
A.两底面是相似多边形的多面体
B.侧面是梯形的多面体
C.两底面平行的多面体
D.两底面平行,侧棱延长后交于一点的多面体
5.下列命题正确的是( )
A.棱柱的底面一定是平行四边形
B.棱锥被平面分成的两部分不可能都是棱锥
C.棱锥的底面一定是三角形
D.棱柱被平面分成的两部分可以都是棱柱
6.下列说法中正确的个数为( )
①各侧棱都相等的棱锥为正棱锥;
②各侧面都是面积相等的等腰三角形的棱锥为正棱锥;
③各侧面都是全等的等腰三角形的棱锥是正棱锥;
④底面是正多边形且各侧面是全等三角形的棱锥为正棱锥.
A.\\(4\\)\\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) B.\\(3\\) \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) C.\\(2\\) \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) D.\\(1\\)
7.在下面四个平面图形中,哪几个是各侧棱都相等的四面体的展开图?其序号是\\(\\underline\\quad \\quad\\).(把你认为正确的序号都填上)
8.在正方形\\(ABCD\\)中,\\(E\\),\\(F\\)分别为\\(AB\\),\\(BC\\)的中点,现沿\\(DE\\),\\(DF\\),\\(EF\\)把\\(△ADE\\),\\(△CDF\\),\\(△BEF\\)折起,使\\(A\\),\\(B\\),\\(C\\)三点重合,则折成的几何体为\\(\\underline\\quad \\quad\\).
9.如图,在三棱柱\\(ABC-A_1 B_1 C_1\\)中,\\(E\\),\\(F\\)分别是\\(A_1 B_1\\)与\\(A_1 C_1\\)的中点,试判断几何体\\(ABC-A_1 EF\\)是什么几何体,并指出它的底面与侧面.
10.如图,在正三棱柱\\(ABC-A_1 B_1 C_1\\)中,\\(AB=3\\),\\(AA_1=4\\),\\(M\\)为\\(AA_1\\)的中点,\\(P\\)是\\(BC\\)上一点,且由\\(P\\)沿棱柱侧面经过棱\\(CC_1\\)到\\(M\\)的最短路线长为\\(\\sqrt29\\),设这条最短路线与\\(CC_1\\)的交点为\\(N\\),求:
(1)该三棱柱的侧面展开图的对角线的长;
(2)\\(PC\\)和\\(NC\\)的长.
参考答案
- 答案 \\(D\\)
- 答案\\(B\\)
- 答案 \\(D\\)
解析对于\\(A\\),有一个面是多边形,其余各面是三角形,
若其余各面没有一个共同的顶点的几何体就不是棱锥,故\\(A\\)错误;
对于\\(B\\),有两个面平行且相似,其余各面都是梯形,
若侧棱不相交于一点的多面体不是棱台,故\\(B\\)错误;
对于\\(C\\),长方体中有一组相对的面是正方体时是正四棱柱,故\\(C\\)错误;
对于\\(D\\),四个面都是等边三角形的四面体是正四面体,故\\(D\\)正确.
故选:\\(D\\). - 答案\\(D\\)
- 答案 \\(D\\)
解析对于\\(A\\),棱柱的底面不一定是平行四边形,也可以是三角形或六边形等,所以\\(A\\)错误;
对于\\(B\\),棱锥被平面分成的两部分也可能都是棱锥,如过棱锥顶点的平面与底面相交把棱锥分成的两部分,所以\\(B\\)错误;
对于\\(C\\),棱锥的底面不一定是三角形,也可以是四边形或其他平面图形,所以\\(C\\)错误;
对于\\(D\\),棱柱被平面分成的两部分可以都是棱柱,如用平行于底面的平面截棱柱分成的两部分,所以\\(D\\)正确.
故选:\\(D\\). - 答案\\(D\\)
解析对于①,各侧棱都相等,但无法保证底面为正多边形,①错误;
对于②,各侧面都是面积相等的等腰三角形,但无法保证各个等腰三角形全等且腰长均为侧棱长,②错误;
对于③,各侧面都是全等的等腰三角形,但无法保证等腰三角形的腰长为侧棱长,③错误;
对于④,底面是正多边形,各侧面是全等三角形,则可以保证顶点在底面射影为底面中心,满足正棱锥定义,④正确.
故选:\\(D\\). - 答案 ①②
- 答案三棱锥
- 答案几何体\\(ABC-A_1 EF\\)是三棱台.其中\\(△ABC\\)是下底面,\\(△A_1 EF\\)是上底面,四边形\\(ABEA_1\\),四边形\\(BCFE\\),四边形\\(ACFA_1\\)是侧面.
解析\\(∵E\\),\\(F\\)分别是\\(A_1 B_1\\)与\\(A_1 C_1\\)的,且\\(A_1 B_1=AB\\),\\(A_1 C_1=AC\\),\\(B_1 C_1=BC\\),
\\(\\therefore \\dfracA_1 EA B=\\dfracA_1 FA C=\\dfracE FB C=\\dfrac12\\).
\\(\\therefore \\triangle A_1 E F \\sim \\triangle A B C\\)且\\(AA_1\\),\\(BE\\),\\(CF\\)延长后交于一点.
又平面\\(A_1 B_1 C_1\\)平行于平面\\(ABC\\),
\\(∴\\)几何体\\(ABC-A_1 EF\\)是三棱台.
其中\\(△ABC\\)是下底面,\\(△A_1 EF\\)是上底面,四边形\\(ABEA_1\\),四边形\\(BCFE\\),四边形\\(ACFA_1\\)是侧面. - 答案 (1)\\(\\sqrt97\\); (2) \\(PC=2\\), \\(N C=\\dfrac45\\)
解析 (1)正三棱柱\\(ABC-A_1 B_1 C_1\\)的侧面展开图是一个长为\\(9\\),宽为\\(4\\)的矩形,其对角线长 \\(\\sqrt9^2+4^2=\\sqrt97\\);
(2)如图,将侧面\\(BB_1 C_1 C\\)绕棱\\(CC_1\\)旋转\\(120°\\)使其与侧面\\(AA_1 C_1C\\) 在同一平面上,点\\(P\\)运动到点\\(P_1\\)的位置,
连接\\(MP_1\\),则\\(MP_1\\)就是由点\\(P\\)沿棱柱侧面经过棱\\(CC_1\\)到点\\(M\\)的最短路线,
设\\(PC=x\\),则\\(P_1 C=x\\),在\\(Rt△MAP_1\\)中,由勾股定理得 \\((3+x)^2+2^2=29\\),
求得\\(x=2\\),\\(∴PC=P_1 C=2\\),
\\(\\because \\dfrac\\mathrmNC\\mathrmMA=\\dfrac\\mathrmP_1 \\mathrmC\\mathrmP_1 \\mathrm~A=\\dfrac25\\), \\(\\therefore N C=\\dfrac45\\).
【B组---提高题】
1.给出下列命题
①底面是等边三角形,侧面都是等腰三角形的三棱锥是正三棱锥;
②若有两个侧面垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱;
③一个棱锥可以有两条侧棱和底面垂直;
④一个棱锥可以有两个侧面和底面垂直;
⑤所有侧面都是正方形的四棱柱一定是正方体.
其中正确的命题是 ( )
A.①②③ \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) B.①③ \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) C.②③④ \\(\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\) D.④
2.如图所示,在正三棱柱\\(ABC-A_1 B_1 C_1\\)中,\\(AB=2\\),\\(AA_1=2\\),由顶点\\(B\\)沿棱柱侧面(经过棱\\(AA_1\\))到达顶点\\(C_1\\),与\\(AA_1\\)的交点记为\\(M\\).求:
(1)三棱柱侧面展开图的对角线长;
(2)从\\(B\\)经\\(M\\)到\\(C_1\\)的最短路线长及此时\\(\\dfracA_1 MA M\\)的值.
参考答案
-
答案 \\(D\\)
解析对于①,底面是等边三角形,侧面都是等腰三角形的三棱锥不一定是正三棱锥,
如图所示,
若\\(AB=BC=AC=VA\\),且\\(VA⊥\\)平面\\(ABC\\),但三棱锥\\(V-ABC\\)表示正三棱锥,
\\(∴\\)①错误;
对于②,当有两个侧面垂直于底面时,该四棱柱不一定为直四棱柱,
如两个侧面不是相邻的时,侧棱与底面不一定垂直,\\(∴\\)②错误;
对于③,一个棱锥不能有两条侧棱和底面垂直,否则,这两条侧棱互相平行,
\\(∴\\)③错误;
对于④,一个棱锥可以有两个侧面和底面垂直,如①中图形,\\(∴\\)④正确;
对于⑤,所有侧面都是正方形的四棱柱不一定是正方体,
\\(∵\\)各相邻侧面并不一定都互相垂直,∴⑤错误.
综上,正确的命题是④.
故选 \\(D\\).
-
答案 (1) \\(2 \\sqrt10\\) (2) \\(2 \\sqrt5\\),\\(1\\)
解析沿侧棱\\(BB_1\\)将正三棱柱的侧面展开,得到一个矩形\\(BB_1 B_1\'B\'\\).
(1)矩形\\(BB_1 B_1\'B\'\\)的长\\(BB\'=6\\),宽\\(BB_1=2\\).
所以三棱柱侧面展开图的对角线长为 \\(\\sqrt6^2+2^2=2 \\sqrt10\\).
(2)由侧面展开图可知:当\\(B\\),\\(M\\),\\(C_1\\)三点共线时,由\\(B\\)经\\(M\\)到\\(C_1\\)点的路线最短.
所以最短路线长为 \\(B C_1=\\sqrt4^2+2^2=2 \\sqrt5\\).
显然 \\(\\text Rt \\triangle A B M \\cong R t \\triangle A_1 C_1 M\\),
所以\\(A_1 M=AM\\),即 \\(\\dfracA_1 MA M=1\\).
作者:ZhaoGui,广东湛江,微信mathszhg,欢迎交流(加微信备注:博客园)
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对三维立体CAD图形进行动态观察
对三维立体CAD图形进行动态观察。在日常CAD绘图设计工作中,常常会需要观察各种各样不同的三维立体图形。为了保证绘图工作的准确性,我们需要对对三维立体CAD图形进行动态观察。那么具体该如何操作呢?小编今天就和大家讨论一下。演示操作步骤如下:
步骤一:三维立体CAD图形
首先我们先运行迅捷CAD编辑器专业版,然后打开或是新绘制一张三维立体CAD图形。
步骤二:命令指示调用动态观察
我们选择在命令框里进行以下命令指示操作:
1.我们在命令行输入“3DORBIT”命令字符,,调用约束动态观察命令指示;
2.我们在命令行输入“3DFORBIT”命令字符,,调用自由动态观察命令指示;
3.我们在命令行输入“3DCORBIT”命令字符,,调用连续动态观察命令指示。
步骤三:工具选项板调用动态观察指示
或是我们直接在迅捷CAD编辑器专业版右侧的工具选项板里进行如下操作:
1.点击“三维动态观察”——“约束动态观察”图标,调用约束动态观察命令指示;
2.点击“三维动态观察”——“自由动态观察”图标,调用自由动态观察命令指示;
3.点击“三维动态观察”——“连续动态观察”图标,调用连续动态观察命令指示;
以上就是在迅捷CAD编辑器专业版里操作,对三维立体CAD图形进行各种不同的动态观察的相应演示步骤。非常实用方便,对于我们日常的CAD绘图工作很有帮助。
以上是关于8.1 基本立体图形 --棱柱棱锥棱台的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章