- 空间几何体的结构
- 共7713题
如果把四个面都是直角三角形的四面体称为“三节棍体”,那么正方体的8个顶点构成的四面体是“三节棍体”的概率是______.
正确答案
由题意知本题是一个等可能事件的概率,
从正方体中任选四个顶点的选法是=70,
其中有4点共面的有四点共面的取法有 6+6=12 (种),
∴4点恰能构成三棱锥的有70-12=58(种),
四个面都是直角三角形的三棱锥有4×6=24个,
∴所求的概率是P==
,
故答案为:.
已知半径为5的球被互相垂直的两个平面所截,得到的两个圆的公共弦长为4,若其中一圆的半径为4,则另一圆的半径为 .
正确答案
试题分析:由于小圆圆心与球心连线垂直于小圆所在的平面,根据题意将两小圆的圆心、公共弦的中点
、球心
四点相连可得一个矩形
,如图所示,则
,所以
,即
,于是
.
已知平行六面体,
与平面
,
交于
两点。给出以下命题,其中真命题有________(写出所有正确命题的序号)
①点为线段
的两个三等分点;
②;
②设中点为
,
的中点为
,则直线
与面
有一个交点;
④为
的内心;
⑤设为
的外心,则
为定值.
正确答案
①⑤
试题分析:对①,在对角面中可看出点
为线段
的两个三等分点;正确.
②;故错;
对③,取中点为R,则易证面
面
.故错;
④为
的
边的中线,故
为不一定为
的内心(实际上是重心).故错;
⑤设为
的外心,则
,为定值.正确.
如图所示,四棱锥
的底面是边长为1的正方形,
,
,
点是棱
的中点。
(1)求证;
(2)求异面直线与
所成的角的大小;
(3)求面与面
所成二面角的大小。
(第18题图)
正确答案
见解析
解法一:
(1)因为,所以SC在底面的射影是CD
又因为底面ABCD是正方形,所以,所以
…………4分
(2)取AB的中点P,连结MP,DP
在中,由中位线得 MP//SB ,所以
是异面直线DM与SB所成的角或其补角,
因为,又
,
所以
,因此
所以异面直线DM与SB所成的角为…………9分
(3)因为,底面ABCD是正方形,
所以可以把四棱锥补成长方体,
面与面
所成二面角就是面
与面
所成二面角
因为,
,所以
又,所以
为所求的二面角的平面角
在中,由勾股定理得
,在
,得
所以,即面
与面
所成二面角为
。. …………14分
解法二:以点D为坐标原点,建立如图的空间直角坐标系,
因为ABCD是边长为1的正方形,且,
所以,
,则
,
,
,
,
因为,
,则
所以,即
…………4分
(2)设所求的异面直线所成的角为,因为
所以
故异面直线DM与SB所成的角为…………9分
(3)设所求二面角的平面角为,由题意可以面ASD的一个法向量为
,设面BSC的一个法向量为
,则
所以
而与
所成的角就是所求的二面角的平面角或其补角,所以
所以面与面
所成二面角为
。…………14分
已知四棱锥中,
平面
,底面
为菱形,
=60
,
,
是线段
的中点.
(1)求证:;
(2)求平面与平面
所成锐二面角的大小;
(3)在线段上是否存在一点
,使得
∥平面PAE,并给出证明.
正确答案
(1)略(2) (3)线段
上存在一点
,使得
∥平面PAE,且F是PD的中点。
∵四边形ABCD是的菱形,E为边BC的中点,
∴AE⊥BC,AE⊥AD,又平面
,∴PA⊥AE,PA⊥AD,以AE、AD、AP分别为x、y、z轴建立坐标系,设AB=2,则
,-------------1分
(1)-------------2分
∴------------------3分
即PE⊥AD ---------------------4分
(2)设平面PCD的法向量为,则
⊥
,
⊥
,
∵
∴,
令,则
,得平面PCD的一个法向量为
,
又⊥平面PAE,则
是平面PAE的一个法向量,设平面PAE与平面PCD所成角为
,则
所以平面
与平面
所成锐二面角的大小为
;------------------------8分
(3)在线段上存在一点
,使得
∥平面PAE,且F是PD的中点,
证明:取PA中点M,连结MF,易证四边形CFMB是平行四边形,所以CF∥EM,
又CF平面PAE,EM
平面PAE,所以
∥平面PAE.---------------------12分
如图,三棱锥A-BCD中,AB⊥AD,AC⊥AD,∠BAC=θ(0<θ≤),且AB=AC=AD=2,E、F分别为AC、BD的中点,则EF的最大值为______.
正确答案
过F作FG⊥AB,垂足为G,连接GE,
∵AD⊥AB,
∴AD∥FG,∴G为AB的中点,
∴FG=1,AG=1,
∵E为AC的中点,∴AE=1,∠BAC=θ,
∴EG=
∵AD⊥平面ABC,∴FG⊥平面ABC,
在Rt△FGE中,EF==
=
,
∵0<θ≤,∴EF≤
.
故答案是.
如图,A是棱长为a的正方体的一个顶点,过从此顶点出发的三条棱的中点作截面,对正方体的所有顶点都如此操作,所得的各截面与正方体各面共同围成一个多面体,则关于此多面体有以下结论:①有12个顶点;②有24条棱;③有12个面;④表面积为3a2;⑤体积为a3.其中正确的结论是______.(要求填上所有正确结论的序号)
正确答案
如图,
原来的六个面还在只不过是变成了一个小正方形,再添了八个顶点各对应的一个三角形的面,所以总计6+8=14个面,故③错;
每个正方形4条边,每个三角形3条边,4×6+3×8=48,考虑到每条边对应两个面,所以实际只有×48=24条棱.②正确;
所有的顶点都出现在原来正方体的棱的中点位置,
原来的棱的数目是12,所以现在的顶点的数目是12.
或者从图片上可以看出每个顶点对应4条棱,每条棱很明显对应两个顶点,所以顶点数是棱数的一半即12个.①正确;
三角形和四边形的边长都是a,所以正方形总面积为6×
a2=3a2,三角形总面积为8×
×
a2sin60°=
a2,
表面积(3+)a2,故④错;
体积为原正方形体积减去8个三棱锥体积,每个三棱锥体积为8×(
)3=
a2,剩余总体积为a3-
a3=
a3.⑤正确.
故答案为:①②⑤.
已知圆锥的母线长l=15cm,高h=12cm,则这个圆锥的侧面积等于______cm2.
正确答案
∵圆锥的母线长l=15cm,高h=12cm,
∴底面圆的半径为9cm
圆锥侧面积=×9×2π×15=135πcm2.
故答案为:135π.
在正三棱锥P-ABC中,D为PA的中点,O为△ABC的中心,给出下列四个结论:①OD∥平面PBC; ②OD⊥PA;③OD⊥BC; ④PA=2OD.其中正确结论的序号是______.
正确答案
取BC中点M,连接AM,PM,
则O∈AM.
∵AO=2OM,
∴OD与PM不平行,
∴OD∥平面PBC不成立,即①错误;
∵OA≠OP,D为PA中点,
∴OD⊥PA不成立,即②错误;
∵P-ABC为正三棱锥,
∴BC⊥PM,BC⊥AM,
∴BC⊥面APM,
∴OD⊥BC,即③成立;
∵PO垂直于平面ABC,OA属于平面ABC
∴PO垂直于OA
∴三角形AOP为直角三角形
∵D为AP中点
∴PA=2OD,即④成立.
故答案为:③④.
(2013•浙江)如图,在四面体A﹣BCD中,AD⊥平面BCD,BC⊥CD,AD=2,BD=2.M是AD的中点,P是BM的中点,点Q在线段AC上,且AQ=3QC.
(1)证明:PQ∥平面BCD;
(2)若二面角C﹣BM﹣D的大小为60°,求∠BDC的大小.
正确答案
(1)见解析 (2)60°
(1)取BD的中点O,在线段CD上取点F,使得DF=3CF,连接OP、OF、FQ
∵△ACD中,AQ=3QC且DF=3CF,∴QF∥AD且QF=AD
∵△BDM中,O、P分别为BD、BM的中点
∴OP∥DM,且OP=DM,结合M为AD中点得:OP∥AD且OP=
AD
∴OP∥QF且OP=QF,可得四边形OPQF是平行四边形
∴PQ∥OF
∵PQ⊄平面BCD且OF⊂平面BCD,∴PQ∥平面BCD;
(2)过点C作CG⊥BD,垂足为G,过G作GH⊥BM于H,连接CH
∵AD⊥平面BCD,CG⊂平面BCD,∴AD⊥CG
又∵CG⊥BD,AD、BD是平面ABD内的相交直线
∴CG⊥平面ABD,结合BM⊂平面ABD,得CG⊥BM
∵GH⊥BM,CG、GH是平面CGH内的相交直线
∴BM⊥平面CGH,可得BM⊥CH
因此,∠CHG是二面角C﹣BM﹣D的平面角,可得∠CHG=60°
设∠BDC=θ,可得
Rt△BCD中,CD=BDcosθ=2cosθ,CG=CDsinθ=
sinθcosθ,BG=BCsinθ=2
sin2θ
Rt△BMD中,HG==
;Rt△CHG中,tan∠CHG=
=
∴tanθ=,可得θ=60°,即∠BDC=60°
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