- 空间几何体的结构
- 共7713题
如图,三棱锥中,
,
,
分别为
上的点,则
周长最小值为 .
正确答案
试题分析:将三棱锥侧面沿剪开展成如下平面图形:
可见三点共线时
周长最小,为
.
已知正四面体的棱长为1,M为AC的中点,P在线段DM上,则
的最小值为_____________;
正确答案
试题分析:将三角形BMD绕BM旋转到与AMD共面,此时A、B两点间的距离即为AP+BP的最小值.
所以.
有一个正四棱台形状的油槽,可以装油,假如它的两底面边长分别等于
和
,求它的深度为多少
?
正确答案
75cm
本试题主要是考查了正四棱台的高度求解的运用,结合体积公式得到。
先求解上底面和下底面的面积,然后结合体积公式得到高度。
解:由题意有,
.
.
∴.
(本小题满分12分)
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是边长为的正方形,E为P
C的中点,PB=PD.
(1)证明:BD ⊥平面PAC.
(2)若PA=PC=2,求三棱锥E-BCD的体积。
正确答案
略
略
(本小题满分14分)
如图,在直四棱柱ABCD-AB
C
D
中,底面ABCD为等腰梯形,AB//CD,AB="4," BC="CD=2, "
AA="2, " E、E
分别是棱AD、AA
的中点.
(1)设F是棱AB的中点,证明:直线EE//平面FCC
;
(2)证明:平面D1AC⊥平面BB1C1C.
正确答案
略
证明:(1)在直四棱柱ABCD-AB
C
D
中,取A1B1的中点F1,
连接A1D,C1F1,CF1,因为AB="4," CD=2,且AB//CD,
所以CDA1F1,A1F1CD为平行四边形, ………2分
所以CF1//A1D,
又因为E、E分别是棱AD、AA
的中点,
所以EE1//A1D, ………3分
所以CF1//EE1, ………4分
又因为平面FCC
, ………5分
平面FCC
, ………6分
所以直线EE//平面FCC
. ………7分
(2)连接AC,在直棱柱中,CC1⊥平面ABCD,AC平面ABCD,
所以CC1⊥AC, ………8分
因为底面ABCD为等腰梯形,AB="4," BC=2,
F是棱AB的中点,所以CF=CB=BF,
△BCF为正三角形,………10分
,△ACF为等腰三角形,且
所以AC⊥BC,
又因为BC与CC1都在平面BB1C1C内且交于点C,
所以AC⊥平面BB1C1C, ………12分
而平面D1AC, ………13分
所以平面D1AC⊥平面BB1C1C. ………………………14分
(本小题满分12分)
如图,已知正三棱柱ABC—A1B1C1的底面边长是2,D是CC1的中点,直线AD与侧面BB1C1C所成的角是45°.
(I)求二面角A—BD—C的大小;
(II)求点C到平面ABD的距离.
正确答案
(I)
(II)
解法一:
(I)设侧棱长为∴
…………2分
得
…………3分
过E作EFBD于F,连AE,则AF
BD。
为二面角A—BD—C的平面角 …………5分
…………7分
(II)由(I)知
过E作 …………9分
…………11分
…………12分
解法二:
(I)求侧棱长部分同解法一。 …………3分
如图,建立空间直角坐标系,则
设是平面ABD的一个法向量。
由 …………5分
而是平面BCD的一个法向量, …………6分
…………7分
…………8分
(II)…………9分
…………12分
三棱锥S-ABC中,SA⊥平面ABC,AB⊥BC,SA=AB=1,BC=,则三棱锥外接球O的表面积等于________.
正确答案
试题分析:以为长、宽、高补体成长方形,三棱锥
的外接球与长方形外接球一样,设球半径为
,
,即
,所以,
.
(本小题满分14分)
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是菱形,∠BAD=,AB=2,PA=1,PA⊥平面ABCD,E是PC的中点,F是AB的中点.
(1)求证:BE∥平面PDF;
(2)求证:平面PDF⊥平面PAB;
(3)求三棱锥P-DEF的体积.
正确答案
析:(1)取PD的中点为M,连结ME,MF,因为E是PC的中点,所以ME是△PCD的中位线.所以ME∥CD,ME=.又因为F是AB的中点,且由于ABCD是菱形,AB∥CD,AB=CD,所以ME∥FB,且ME=FB.所以四边形MEBF是平行四边形,所以BE∥MF.
连结BD,因为BE平面PDF,MF
平面PDF,所以BE∥平面PDF.
(2)因为PA⊥平面ABCD,DF平面ABCD,所以DF⊥PA.
连结BD,因为底面ABCD是菱形,∠BAD=,所以△DAB为正三角形.
因为F是AB的中点,所以DF⊥AB.
因为PA,AB是平面PAB内的两条相交直线,所以DF⊥平面PAB.
因为DF平面PDF,所以平面PDF⊥平面PAB.
(3)因为E是PC的中点,所以点P到平面EFD的距离与点C到平面EFD的距离相等,故=
=
,又
=
×2×
=
,E到平面DFC的距离h=
=
,所以
=
×
×
=
.
略
(本小题满分12分)
已知三棱柱,底面三角形
为正三角形,侧棱
底面
,
,
为
的中点,
为
中点.
(Ⅰ) 求证:直线平面
;
(Ⅱ)求平面和平面
所成的锐二面角的余弦值.
正确答案
法一(Ⅰ)取的中点为
,连接
,
则,
,且
,…………………………3分
则四边形为平行四边形,
则,即
平面
.………………………………6分
(Ⅱ)延长交
延长线于点
,连接
,
则即为平面
与平面
的交线,
且,
则为平面
和平面
所成的锐二面角的平面角
.……8分
在中,
.…………………………12分
法二 取中点为
,连接
,
以点为坐标原点,
为
轴,
为
轴,
为
轴建立空间直角坐标系,
则,
,……………………2分
(Ⅰ)则,
,
设平面的法向量为
,
则,即
………………4分
令,则
,即
,所以
,
故直线平面
.……………………
…………………………6分
(Ⅱ)设平面的法向量
,
则.………………………………………………12分
略
(本小题满分14分)如图,在三棱锥中,
底面
,
点,
分别在棱
上,且
(1)求证:平面
;
(2)当为
的中点时,求
与平面
所成的角的正弦值;
(3)是否存在点使得二面角
为直二面角?并说明理由.
正确答案
(1)略
(2)
(3)存在点E使得二面角是直二面角
解法1:
(1)∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥BC.
又
,∴AC⊥BC.
∴BC⊥平面PAC.
(2)∵D为PB的中点,DE//BC,
∴,
又由(1)知,BC⊥平面PAC,
∴DE⊥平面PAC,垂足为点E.
∴∠DAE是AD与平面PAC所成的角,
∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥AB,又PA=AB,
∴△ABP为等腰直角三角形,∴,
∴在Rt△ABC中,,∴
.
∴在Rt△ADE中,,
(3)∵AE//BC,又由(1)知,BC⊥平面PAC,∴DE⊥平面PAC,
又∵AE平面PAC,PE
平面PAC,∴DE⊥AE,DE⊥PE,
∴∠AEP为二面角的平面角,
∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥AC,∴.
∴在棱PC上存在一点E,使得AE⊥PC,这时,
故存在点E使得二面角是直二面角.
解法2:如图,以A为原点建立空间直角坐标系,
设,由已知可得
.
(1)∵,
∴,∴BC⊥AP.
又∵,∴BC⊥AC,∴BC⊥平面PAC.
(2)∵D为PB的中点,DE//BC,∴E为PC的中点,
∴,
∴又由(Ⅰ)知,BC⊥平面PAC,∴∴DE⊥平面PAC,垂足为点E.
∴∠DAE是AD与平面PAC所成的角,
∵,
∴.
∴与平面
所成的角的正弦值为
.
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