- 空间几何体的结构
- 共7713题
在侧棱长为1的正三棱锥P-ABC中,∠APB=∠BPC=∠CPA=40°过点A作截面AEF与PB、PC侧棱分别交于E、F两点,则截面的周长最小值为______.
正确答案
将三棱锥由PA展开,如图,
则图中∠APA1=120°,
AA1为所求,
由余弦定理可得AA1==
,
故答案为:.
如图所示,五面体ABCDE中,正ABC的边长为1,AE
平面ABC,CD∥AE,且CD=
AE.
(I)设CE与平面ABE所成的角为,AE=
若
求
的取值范围;
(Ⅱ)在(I)和条件下,当取得最大值时,求平面BDE与平面ABC所成角的大小.
正确答案
解:方法一:
(Ⅰ)取中点
,连结
、
,由
为正三角形,得
,又
,则
,可知
,所以
为
与平面
所成角.……………2分
,……………4分
因为,得
,得
.……………6分
(Ⅱ)延长交于点S,连
,
可知平面平面
=
.………………………7分
由,且
,又因为
=1,从而
,…………………8分
又面
,由三垂线定理可知
,即
为平面
与平面
所成的角;……………………10分
则,
从而平面与面
所成的角的大小为
.………………12分
方法二:
解:
(Ⅰ)如图以C为坐标原点,CA、CD为y、z轴,垂直于CA、CD的直线CT为x轴,建立空间直角坐标系(如图),则
设,
,
,
.……………2分
取AB的中点M,则,
易知,ABE的一个法向量为,
由题意.………………4分
由,则
,
得.…………………6分
(Ⅱ)由(Ⅰ)知最大值为
,则当
时,设平面BDE法向量为
,则
取,………………8分
又平面ABC法向量为,……………………10分
所以=
,
所以平面BDE与平面ABC所成角大小……………………12分
略
17.(本小题满分8分)如图,正方体ABCD—A1B1C1D1中,E为DD1中点,
(1)求证:BD1∥平面AEC;
(2)求:异面直线BD与AD1所成的角的大小.
正确答案
证明:(1)设AC、BD交点为O,连结EO,
∵E、O分别是DD1、BD中点
∴EO∥BD1
又∵EO 面AEC,BD1∥面AEC
∴BD1∥平面AEC
(2)连结B1D1,AB1
∵DD1 ∥=BB1 ∴B1D1 ∥=BD
∴∠AD1B1即为BD与AD1所成的角
在正方体中有面对角线AD1 = D1B1 = AB1
∴△AD1B1为正三角形
∴∠AD1B1 = 60°
即异面直线BD与AD1所成的角的大小为60°
略
(本小题满分14分)
如图所示,在棱长为2的正方体中,
、
分别为
、
的
中点.
(1)求证:;
(2)求三棱锥的体积.
正确答案
证明:(1)
(2)
且
………………8分
,
………………11分
∴ 即
………………12分
=
= …………………………14分
略
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______.
正确答案
将一个平面多边形沿某一方向平移
则形成的几何体中,有两个面互相平行,
其余各面都是四边形,并且每相邻两个多边形的公共边都互相平行,
故平移形成的几何体叫棱柱.
故答案为:棱柱
已知点M是棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1的棱DD1的中点,则过A,B,M三点的截面积是______.
正确答案
AM==
a,
BM==
a,
AB=a,
由余弦定理,得cos∠AMB==
,
∴sin∠AMB==
,
∴过A,B,M三点的截面积S=×
×
×
=
a2.
故答案为:a2.
如图,一个圆锥形的空杯子上面放着一个半球形的冰淇淋,如果冰淇淋融化了并流入杯中,会溢出杯子吗?请用你的计算数据说明理由。(冰、水的体积差异忽略不计)
正确答案
冰淇淋融化了,不会溢出杯子;
试题分析:根据题意,求出半球的体积,圆锥的体积,比较二者大小,判断是否溢出,即可得答案.
试题解析:因为
因为所以,冰淇淋融化了,不会溢出杯子.
如图,在正方体中,
分别为棱
的中点,给出下列
对线段所在直线:①
与
;②
与
;③
与
.其中,是异面直线的对数共有 对.
正确答案
试题分析:有异面直线的定义可知,异面直线的只有②与
;③
与
两组.
如图,四边形ABCD中,AB⊥AD,AD∥BC,AD=6,BC=4,AB=3,点E、F分别在BC、AD上,EF∥AB.现将四边形ABEF沿EF折起,使平面ABEF平面EFDC,设AD中点为P.
(Ⅰ)当E为BC中点时,求证:CP∥平面ABEF;
(Ⅱ)设BE=x,当x为何值时,三棱锥A-CDF的体积有最大值?并求出这个最大值.
正确答案
(Ⅰ)见解析;(Ⅱ)当时,
有最大值,最大值为
.
试题分析:(Ⅰ)取的中点
,连
、
,证明四边形
为平行四边形,再由线面平行定理证明
∥平面
;(Ⅱ)先求三棱锥A-CDF的体积关于x的表达式,再看体积是否有最大值,并求出此时x的值.
试题解析:解:(Ⅰ)取的中点
,连
、
,则
,
又∥
,∴
,即四边形
为平行四边形,3分
∴∥
,又EQ
平面
,
平面ABEF,故
∥平面
. 6分
(Ⅱ)因为平面平面
,平面
平面
,
又 ∴
平面
8分
由已知,所以
故, 11分
∴当时,
有最大值,最大值为
. 12分
(14分)如图,圆柱内有一个三棱柱
,三棱柱的 底面为圆柱
底面的内接三角形,且是圆
的直径。
(I)证明:平面平面
;
(II)设,在圆
柱
内随机选取一点,记该点取自三棱柱
内的概率为
。
(i)当点在圆周上运动时,求
的最大值;
(ii)如果平面与平面
所成的角为
。当
取最大值时,求
的值。
正确答案
解:(Ⅰ)因为平面ABC,
平面ABC,所以
,
因为AB是圆O直径,所以,又
,所以
平面
,
而平面
,所以平面
平面
。
(Ⅱ)(i)设圆柱的底面半径为,则AB=
,故三棱柱
的体积为
=
,
又因为,
所以=
,当且仅当
时等号成立,
从而,而圆柱的体积
,
故=
当且仅当
,即
时等号成立,
所以的最大值是
。
(ii)由(i)可知,取最大值时,
,于是以O为坐标原点,建立空间直角坐标系
(如图),则C(r,0,0),B(0,r,0),
(
0,r,2r),
因为平面
,所以
是平面
的一个法向量,
设平面的法向量
,
由,故
,
取得平面
的一个法向量为
,因为
,
所以。
略
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