- 空间几何体的结构
- 共7713题
(12分)如图,在正方体中,点
是
的中点.
(1)求证:;
(2)求证:.
正确答案
略
略
(本小题共14分)
正方体的棱长为
,
是
与
的交点,
为
的中点.
(Ⅰ)求证:直线∥平面
;
(Ⅱ)求证:平面
;
(Ⅲ)求三棱锥的体积.
正确答案
(Ⅰ)连接,在
中,
∵为
的中点,
为
的中点,
∴∥
又∵平面
∴直线∥平面
. --------------------4分
(Ⅱ)在正方体中,
平面
,
平面
∴.
且
∴
∴
同理可证
∵
∴平面
. --------------------9分
(Ⅲ). -------------14分
略
(本小题满分10分)
四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,
边长为,PD=
,PD⊥平面ABCD
(1)求证: AC⊥PB ;
(2)求二面角A-PB-D的大小;
(3)求四棱锥外接球的半径.
(4)在这个四棱锥中放入一个球,求球的最大半径;
正确答案
(1)证明
(2) A-PB-D的大小为60
(3)
(4)球的最大半径为
(1)证明:连结BD,∵ABCD是正方形∴BD⊥AC ∵PD⊥平面ABCD∴PD⊥AC
∵PD∩BD="D " ∴AC⊥平面PDB∵PBÌ平面PDB ∴AC⊥PB ……………(4分)
(2)解:设AC∩BD=0,过A作AE⊥PB于E,连接OE∵AO⊥平面PBD ∴OE⊥PB
∴∠AEO为二面角 A-PB-D的平面角∵PD⊥平面ABCD,AD⊥AB
∴PA⊥AB在Rt△PDB中,,在Rt△PAB中,
∵∴
,
在Rt△AOE中,,∴∠AEO=60°
∴二面角A-PB-D的大小为60. ……………(8分)
(3)解:解:设PB的中点为F,∵在Rt△PDB中:FP=FB=FD
在Rt△PAB中:FA=FP=FB,在Rt△PBC中:FP=FB=FC
∴FP="FB=FA=FC=FD " ∴F为四棱锥外接球的球心
则FP为外接球的半径 ∵FP= ∴
∴四棱锥外接球的半径为 ……………(12分)
(4) 设此球半径为R,最大的球应与四棱锥各个面都相切,设球心为S,连SA、SB、SC、SD、SP,则把此四棱锥分为五个棱锥,设它们的高均为R
∵
∴ ∴
∴球的最大半径为
如图,在正方体中
①求证:平面
;
②求证:与平面
的交点
是
的重心(三角形三条中线的交点)
正确答案
见解析
(1)连接,
由正方形
得
平面
平面
平面
平面
同理
平面
(2)连接、
、
、
、
均为正方体面对角线
为正三角形
由(1)知平面
为
的外心
由正三角形五心合一知
也为
的重心。
将圆心角为120°,面积为3π的扇形,作为圆锥的侧面,则圆锥的体积为______.
正确答案
设圆锥的母线为l,底面半径为r,
∵3π=πl2∴l=3,
∴120°=×360°,
∴r=1,
∴圆锥的高是=2
∴圆锥的体积是×π×12×2
=
.
故答案为:.
如图,已知球的半径为,球内接圆锥的高为
,体积为
,
(1)写出以表示
的函数关系式
;
(2)当为何值时,
有最大值,并求出该最大值.
正确答案
(1) ;
(2) 时,
本试题主要考查了导数在研究最值问题中的运用。
利用已知条件,设出变量,然后得到
借助于函数求解导数,然后判定单调性得到最值。
解:(1)连接,设
,有
,
,则有
,即
.
分
分
(2) ,当
,
,
单增;
当,
,
单减;
.
分
当时,
.
分
(本题满分12分,第(1)小题6分,第(2)小题6分)
如图,在棱长为1的正方体中,是棱
的中点,
(1)求证:;
(2)求与平面
所成角大小(用反三角函数表示).
正确答案
(1)证明见解析。
(2)
(本题满分12分,第(1)小题6分,第(2)小题6分)
解:(1)正方体中
,
,
.……6分
(2)连接,
为
与平面
所成角,
,
,
,即
与平面
所成角大小为
……12分
某厂生产的产品外形为正方体,棱长为1cm,现设计一种长方体形纸箱做为包装,要求每个长方体形纸箱恰好装12件正方体形产品,则长方体形纸箱的表面积的值是______cm2(只需写出一个可能的值).
正确答案
根据题意,得
12件正方体形排成一层,可以排列成2×6或3×4等26
此时的表面积为:2(2+6+12)=40cm2或2(3+4+12)=38cm2
若排成二层,可以排成2×3×2等
此时的表面积为:2(4+6+6)=32cm2故答案为:40,38,32等(答案不唯一)
下面是关于三棱锥的四个命题:
①底面是等边三角形,侧面与底面所成的二面角都相等的三棱锥是正三棱锥.
②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.
③底面是等边三角形,侧面的面积都相等的三棱锥是正三棱锥.
④侧棱与底面所成的角相等,且侧面与底面所成的二面角都相等的三棱锥是正三棱锥.
其中,真命题的编号是______.(写出所有真命题的编号)
正确答案
①底面是等边三角形,侧面与底面所成的二面角都相等的三棱锥是正三棱锥.
可推出底面中心等于是棱锥顶点在底面的射影,所以是正确的.
②显然不对,比如三条侧棱中仅有一条不与底面边长相等的情况,侧面都是等腰三角形的三棱锥但不是正三棱锥.
③底面是等边三角形,侧面的面积都相等,说明顶点到底面三边的距离(斜高)相等,
根据射影长的关系,可以得到顶点在底面的射影(垂足)到底面三边所在直线的距离也相等,
由于在底面所在的平面内,到底面三边所在直线的距离相等的点有4个:内心(本题的中心)1个、旁心3个,
因此不能保证三棱锥是正三棱锥.
④侧棱与底面所成的角相等,且侧面与底面所成的二面角都相等的三棱锥是正三棱锥.是正确的.
故答案为:①④
如图,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,线段B1D1上有两个动点E、F,且EF=.现有如下四个结论:
①AC⊥BE;
②EF∥平面ABCD;
③三棱锥A-BEF的体积为定值;
④异面直线AE、BF所成的角为定值,
其中正确结论的序号是______.
正确答案
①AC⊥BE,由题意及图形知,AC⊥面DD1B1B,故可得出AC⊥BE,此命题正确;
②EF∥平面ABCD,由正方体ABCD-A1B1C1D1的两个底面平行,EF在其一面上,故EF与平面ABCD无公共点,故有EF∥平面ABCD,此命题正确;
③三棱锥A-BEF的体积为定值,由几何体的性质及图形知,三角形BEF的面积是定值,A点到面DD1B1B距离是定值,故可得三棱锥A-BEF的体积为定值,此命题正确;
④异面直线AE、BF所成的角为定值,由图知,当F与B1重合时,令上底面顶点为O,则此时两异面直线所成的角是∠A1AO,当E与D1重合时,此时点F与O重合,则两异面直线所成的角是OBC1,此二角不相等,故异面直线AE、BF所成的角不为定值.
综上知①②③正确
故答案为①②③
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