- 空间几何体
- 共15406题
已知棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,N分别是棱CD,AD的中点.
(1)求证:四边形MNA1C1是梯形;
(2)求证:∠DNM=∠D1A1C1.
正确答案
证明:(1)连接AC,在△ACD中,
∵M,N分别是棱CD,AD的中点,
∴MN是三角形的中位线,
∴MN∥AC,MN=AC.由正方体的性质得:AC∥A1C1,AC=A1C1.
∴MN∥A1C1,且MN= A1C1,即MN≠A1C1,
∴四边形MN A1C1是梯形.
(2)由(1)可知MN∥A1C1,又∵ND∥A1D1,
∴∠DNM与∠D1A1C1相等或互补,而∠DNM与∠D1A1C1均是直角三角形的锐角,
∴∠DNM=∠D1A1C1
解析
证明:(1)连接AC,在△ACD中,
∵M,N分别是棱CD,AD的中点,
∴MN是三角形的中位线,
∴MN∥AC,MN=AC.由正方体的性质得:AC∥A1C1,AC=A1C1.
∴MN∥A1C1,且MN= A1C1,即MN≠A1C1,
∴四边形MN A1C1是梯形.
(2)由(1)可知MN∥A1C1,又∵ND∥A1D1,
∴∠DNM与∠D1A1C1相等或互补,而∠DNM与∠D1A1C1均是直角三角形的锐角,
∴∠DNM=∠D1A1C1
已知长方体的三条面对角线的长分别为5,4,x,则x的取值范围为______.
正确答案
解析
解:设长方体共一顶点的三条棱长分别为a,b,c,
由题意可得 ,
∴x2=41-2a2,
∵0<a2<42,
∴9<x2<41,
∴.
故答案为:.
已知长方体的侧面积为6,高为1,则长方体对角线长的最小值为 ______.
正确答案
解析
解:设AA1=1,AB=a,AD=b,
则2(a+b)×1=6,∴a+b=3
又对角线AC12=a2+b2+c2=1+a2+b2+≥1+=1+
=
,
则长方体对角线长的最小值为,
故答案为:.
在长方体ABCD-A1B1C1D1中,其中ABCD是正方形,AA1>AB.设点A到直线B1D的距离和到平面DCB1A1的距离分别为d1,d2,则的取值范围是______.
正确答案
解析
解:设AB=a,AA1=b,由AA1>AB得b>a,
在RT△AB1D中,由三角形面积相等得,
点A到直线B1D的距离d1==
,
连接A1D,过A作AE⊥A1D,
由CD⊥平面ADD1A1得,CD⊥AE,又AE⊥A1B,则AE⊥平面DCB1A1,
所以AE为点A到平面DCB1A1的距离,
则d2=AE==
,
所以=
=
,上式分子分母同除以b2得,
=
,
设t=,则0<t<1,代入上式可得
=
,
设y==
=
=
≥
=1,
当且仅当时取等号,此时t=0,
因为0<t<1,函数y在(0,1)上是增函数,当t=1时,y==
,
所以1<y<,
∈
,
故答案为:.
如图是一个正方体的展开图,在原正方体中,下列结论中正确的序号是______.
①AB与CD所在直线垂直;
②CD与EF所在直线平行;
③AB与MN所在直线成60°角;
④MN与EF所在直线异面.
正确答案
③④
解析
解:如图,将其还原成一个正方体,
易得:AB与CD所在直线成60°角,CD与EF所在直线成60°角,
则①②错.
由于△ABF为正三角形,所以∠ABF=60°,
而MN∥BF,所以AB与MN成60°角,③对;
因MN与EF所在直线异面,④对.
故答案为:③④.
正方体ABCD-A′B′C′D′中,过顶点A′与正方体其他顶点的连线与直线BC′成60°角的条数为( )
正确答案
解析
解:过顶点A′与正方体其他顶点的连线与直线BC′成60°角的棱有A′C′、A′B,
共2条.
故选C.
一个棱柱是正四棱柱的条件是( )
正确答案
解析
解:上、下底面都是正方形,且侧棱垂直于底面的棱柱叫做正四棱柱.
故A和B错在有可能是斜棱柱,
D错在上下底面有可能不是正方形,
底面是菱形,且有一个顶点处的三条棱两两垂直能保证上、下底面都是正方形,且侧棱垂直于底面.
故选C.
有一正方体,六个面上分别写有数字1、2、3、4、5、6,有三个人从不同的角度观察的结果如图所示.如果记3的对面的数字为m,4的对面的数字为n,那么m+n的值为( )
正确答案
解析
解:经观察分析知,题图(1)、(2)中顶点A、B是同一条斜对交线的两个端点,结合题图(3)得3的对面为6,4的对面为2,∴m+n=8.
故选A.
(2015•石家庄二模)三棱锥中有四条棱长为4,两条棱长为a,则a的取值范围为______.
正确答案
解析
解:由题意得,三棱锥中有四条棱长为4,两条棱长为a,
有以下两种情况:如图,
①底面是边长为4的正三角形,三条侧棱长为4,a,a,此时a可以取最大值,
取BC的中点为D,连接AD、PD,则AD⊥BC,PD⊥BC
所以AD=,PD=
,
则<4+
,两边平方得
,
解得2<a<,
②构成三棱锥的两条对角线长为a,其他各边长为4,如图所示,
此时a<2,解得0<a<
,
综上可得,a的取值范围是,
故答案为:.
如图正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,则点B1到直线AC的距离是______.
正确答案
解析
解:设AC∩BD=O,连B1O,
∵AC⊥BD,B1B⊥面ABCD,∴B1O⊥AC,
则B1O的长就是所求点B1到直线AC的距离.
在Rt△BB1O中,BB1=2,BO=,∴B1O=
.
故答案为:;
在棱锥A-BCD中,侧棱AB,AC,AD两两垂直,E为底面BCD上一点,若E到三个侧面的距离分别为3,4,5,则以线段AE为直径的球的表面积为______.
正确答案
50π
解析
解:根据题意:点E到三个侧面的垂线与侧棱AB,AC,AD围成一个棱长为3、4、5的长方体,
则其外接球的直径即为AE且为长方体的体对角线.
∴2r==5
∴r=
由球的表面积公式得:S=4πr2=50π
故答案为:50π.
下面关于四棱柱的四个命题:
①若有两个侧面垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱;
②若两个过相对侧棱的截面都垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱;
③若四个侧面两两全等,则该四棱柱为直四棱柱;
④若四棱柱的四条对角线两两相等,则该四棱柱为直四棱柱.
其中,真命题的编号是 ______(写出所有真命题的编号).
正确答案
②④
解析
解:①错,必须是两个相邻的侧面;
②正确;因两个过相对侧棱的截面都垂直于底面可得到侧棱垂直于底面;
③错,反例,可以是斜四棱柱;
④正确,对角线两两相等,则此两对角线所在的平行四边形为矩形.
故答案为:②④.
如图正方体A1B1C1D1-ABCD的侧面AB1内有动点P到直线AB与到直线B1C1的距离相等,则动点P所在的曲线的形状为 ( )
正确答案
解析
解:根据图形判断:
∵侧面AB1内有动点P到直线AB与到直线B1C1的距离相等
∴侧面AB1内有动点P到直线AB与|PB1|相等,
∴根据抛物线的定义可判断:动点P所在的曲线为以B1为焦点,以直线AB为准线的抛物线.
可判断A1在抛物线上,
故选:C
给出下列命题:
①在正方体中任意选择四个不共面的顶点,它们可能是正四面体的四个顶点;
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若一个四棱柱中有两个侧面垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱;
④一个棱锥可以有两个侧棱和底面垂直;
⑤所有侧面都是正方形的四棱柱一定是正方体.
其中正确命题的序号是______.
正确答案
①
解析
解:对于①,在正方体中任意选择四个不共面的顶点,它们可能是正四面体的四个顶点,
正四面体是每个面都是等边三角形的四面体,如正方体ABCD-A1B1C1D1中的四面体A-CB1D1,∴①正确;
对于②,底面是等边三角形,侧面都是等腰三角形的三棱锥不一定是正三棱锥,
如底面△ABC为等边三角形,且AB=VB=VC=BC=AC,
则△VBC为等边三角形,△VAB和△VCA均为等腰三角形,但不能判定其为正三棱锥;∴②错误;
对于③,一个四棱柱中有两个侧面垂直于底面,该四棱柱不一定为直四棱柱,
必须是相邻的两个侧面才是直四棱柱,∴③错误;
对于④,一个棱锥如果有两条侧棱和底面垂直,则这两条侧棱互相平行,∴④错误;
对于⑤,所有侧面都是正方形的四棱柱不一定是正方体,如底面是菱形时,此时的四棱柱不是正方体,∴⑤错误.
综上,正确的命题是①.
故答案为:①.
如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,O为底面ABCD的中心,M为棱BB1的中点,则下列结论中错误的是( )
正确答案
解析
解:如图,
连接B1D1,交A1C1于N,则可证明OD1∥BN,
由OD1⊄面A1BC1,BN⊂面A1BC1,可得D1O∥面A1BC1,A正确;
由三垂线定理的逆定理可得OD1⊥AC,
设正方体棱长为2,可求得OM2=3,,
,
则,有OD1⊥OM,由线面垂直的判定可得D1O⊥平面AMC,B正确;
由正方体的面对角线相等得到△A1BC1为正三角形,即∠A1C1B=60°,
∴异面直线BC1与AC所成的角等于60°,C正确;
设点B到平面AMC的距离为d,正方体的棱长为2a,则,
,由VB-AMC=VA-BCM,得
,
即,解得:d=
,D错误.
故选:D.
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