- 空间几何体的结构
- 共7713题
(本小题满分12分)在正方体
中,棱长
.
(1)为棱
的中点,求证:
;
(2)求二面角的大小;
(3)求点到平面
的距离.
正确答案
(2) (3)
解:(1) ,
,
. …………………………4分
(2) 连结与
交于
点,则
面
,过点
作
于
点,连结
,则
即二面角
的平面角,……6分
在中,
,
,
. (或
,
)………9分
(3) ∥
,
到平面
的距离即
到平面
的距离,
又因为点是
的中点,
到平面
的距离即点
到平面
的距离,
面
,
面
面
,
过点作
的垂线交于点
,则
面
,
的长即点
到面
的距离,……………………………………11分
在中,
,
到平面
的距离为
.…………………………………………12分
已知三棱锥P-ABC的侧棱PA,PB,PC两两垂直,下列结论正确的有______.(写出所有正确结论的编号)
①PA⊥BC,PB⊥AC,PC⊥AB;
②由顶点P作三棱锥的高,其垂足是△ABC的垂心;
③△ABC可能是钝角三角形;
④相对棱中点的连线相交于一点.
正确答案
①PA⊥BC,PB⊥AC,PC⊥AB,由此条件可以得出,每一条棱都垂直于另外两条棱所确定的平面,由线面垂直即可即出PA⊥BC,PB⊥AC,PC⊥AB故命题正确;
②由顶点P作三棱锥的高,其垂足是△ABC的垂心,由PA⊥BC,PB⊥AC,PC⊥AB,知三侧棱在底面的射影一定垂直于对边,故垂足是△ABC的垂心,命题正确;
③△ABC可能是钝角三角形,③△ABC不可能是钝角三角形,与实际图形不相符;
④相对棱中点的连线相交于一点,可在图形中用平行四边形对角线相交且互相平分证明出相对棱中点的连线相交于一点,故此命题正确.
综上知结论正确的有①②④
故答案为:①②④.
在平面内,三角形的面积为S,周长为C,则它的内切圆的半径γ=.在空间中,三棱锥的体积为V,表面积为S,利用类比推理的方法,可得三棱锥的内切球(球面与三棱锥的各个面均相切)的半径R=______.
正确答案
结论:若三棱锥表面积为S,体积为V,则其内切球半径r=”证明如下:
设三棱锥的四个面积分别为:S1,S2,S3,S4,
由于内切球到各面的距离等于内切球的半径
∴V=S1×r+
S2×r+
S3×r+
S4×r=
S×r
∴内切球半径r=
故答案为:.
一个透明密闭的正方体容器中,恰好盛有该容器一半容积的水,任意转动这个正方体,则水面在容器中的形状可以是:(1)三角形;(2)长方形;(3)正方形;(4)正六边形.其中正确的结论是____________.(把你认为正确的序号都填上)
正确答案
(2)(3)(4)
试题分析:解:∵正方体容器中盛有一半容积的水,无论怎样转动,其水面总是过正方体的中心.三角形截面不过正方体的中心,故(1)不正确;
过正方体的一对棱和中心可作一截面,截面形状为长方形,故(2)正确;
过正方体四条互相平行的棱的中点得截面形状为正方形,该截面过正方体的中心,故(3)正确;
过正方体一面上相邻两边的中点以及正方体的中心得截面形状为正六边形,故(4)正确.
故答案为:(2)(3)(4)
如图所示,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1底面A1B1C1, 底面为直角三角形,∠ACB=90°,AC=2,BC=1,CC1=,P是BC1上一动点,则A1P+PC的最小值是 。
正确答案
试题分析:连,沿
将
展开与
在同一个平面内,不难看出
的最小值是
的连线.(在
上取一点与
构成三角形,因为三角形两边和大于第三边)由余弦定理即可求解.
作展开图
由∠ACB=90°,AC=2,BC=1得,又
所以,
,
所以,
,所以
由余弦定理
在如图所示的几何体中,面为正方形,面
为等腰梯形,
,
,
,
.
(1)求证:;
(2)求三棱锥的体积;
(3)线段上是否存在点
,使
//平面
?证明你的结论.
正确答案
(1)先证,再证
,进而用线面垂直的判定定理即可证明;
(2)
(3)线段上存在点
,使得
//平面
成立
试题分析:(1)在△中, 因为
,
,
,
又因为
,
平面
(2)解:因为平面
,所以
.
又因为,
平面
在等腰梯形中可得
,所以
.
△
的面积
三棱锥
的体积
(3)线段上存在点
,且
为
中点时,有
// 平面
,证明如下:
连结,与
交于点
,连接
.
因为为正方形,所以
为
中点
//
又平面
//平面
.
线段
上存在点
,使得
//平面
成立
点评:线面平行、线面垂直的判定定理和性质定理经常考查,要灵活准确应用.
如图所示,在三棱锥P—ABC中,PA⊥底面ABC,
(1)证明:平面PBE⊥平面PAC;
(2)如何在BC上找一点F,使AD∥平面PEF?并说明理由.
正确答案
(1)证明略(2)取CD的中点F,则点F即为所求
(1)因为PA⊥底面ABC,所以PA⊥BE.
又因为△ABC是正三角形,且E为AC的中点,
所以BE⊥CA.
又PA∩CA=A,所以BE⊥平面PAC.
因为BE平面PBE,所以平面PBE⊥平面PAC.
(2) 取CD的中点F,则点F即为所求.
因为E、F分别为CA、CD的中点,所以EF∥AD.
又EF平面PEF,AD
平面PEF,
所以AD∥平面PEF.
如图所示,已知直四棱柱中,
,
,且满足
(I)求证:平面
;
(Ⅱ)求二面角的余弦值。
正确答案
(I)见解析;(Ⅱ)
(I)设是
的中点,连结
,
则四边形为方形,
,故
,
即
又
平面
(Ⅱ)由(I)知平面
,
又平面
,
,
取的中点
,连结
又
,
则,取
的中点
,连结
则
为二面角
的平面角
连结,在
中,
,
取的中点
,连结
,
,在
中,
二面角
的余弦值为
正三棱锥P-ABC的底面边长为a,E、F、G、H分别是PA、AC、BC、PB的中点,四边形EFGH面积记为S(x),则S(x)的取值范围是______.
正确答案
∵棱锥P-ABC为底面边长为a的正三棱锥,
∴AB⊥PC,
又∵E,F,G,H,分别是PA,AC,BC,PD的中点,
∴EH=FG=AB,,EF=HG=
PC,
则四边形EFGH为一个矩形,
∵正三棱锥P-ABC的底面边长为a,
作CD⊥AB,交AB于D,则CD==
a,
作PO⊥CD,交CD于O,则CO=CD=
a,
在Rt△POC中,∵∠POC=90°,
∴PC>CO=,∴EF>
a,
∴四边形EFGH的面积为S>,
故答案为:(,+∞).
正三角形ABC的边长为2,将它沿高AD翻折,使点B 与点C间的距离为
,此时四面体ABCD的外接球的体积为 。
正确答案
试题分析:
根据题意可知三棱锥的三条侧棱
,底面是正三角形,它的外接球就是它扩展为正三棱柱的外接球,求出正三棱柱的底面中心连线的中点到顶点的距离,就是球的半径,正三棱柱中,底面边长为
,高为
由题意可得:三棱柱上下底面中心连线的中点,到三棱柱顶点的距离相等,说明中心就是外接球的球心,正三棱柱的外接球的球心为
,外接球的半径为
,根据
,
,可知
,
.
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