- 空间几何体
- 共15406题
下列命题正确的是( )
正确答案
解析
解:A.与空间不共面的四个点距离相等的平面最多有7个,因此不正确;
B.互不重合的3个平面最多把空间分成8个部分,因此不正确;
C.四面体的四个侧面可能全是直角三角形,因此不正确;
D.四面体如果有两对棱垂直,利用线面垂直的判定与性质定理、垂心的性质即可判断出:第三对棱也一定垂直.
只有D正确.
故选:D.
若空间四边形两条对角线的长度分别是6和8,所成角是45°,则连接各边中点所得四边形的面积是______.
正确答案
解析
解:如右图所示,在空间四边形ABCD中,E,F,G,H分别为AB,BC,CD,DA的中点,
由中位线的性质知,EF∥AC∥HG,EH∥BD∥FG,
∴四边形EFGH为平行四边形.
由于两对角线所成角为45°,不妨设∠EFG=45°,
由题意又设对角线AC=6,BD=8,
则,
,
连接EG,得=
,
从而.
故填.
四面体ABCD中,有如下命题:
①若AC⊥BD,AB⊥CD则AD⊥BC;
②若E、F、G分别是BC、AB、CD的中点,则∠FEG的大小等于异面直线AC与BD所成角的大小;
③若点O是四面体ABCD外接球的球心,则O在平面ABD上的射影是△ABD的外心;
④若四个面是全等的三角形,则四面体ABCD是正四面体.
其中正确命题的序号是______(填上所有正确命题的序号).
正确答案
①③
解析
解:①若AC⊥BD,AB⊥CD则AD⊥BC
过A作AO⊥平面BCD,垂足为O,则AO⊥CD.
∵AB⊥CD,AO∩AB=A,∴CD⊥平面ABO.
∵BO平面ABO,∴CD⊥BO.同理BC⊥DO.则O为△BCD的垂心,∴CO⊥BD.
∵AO⊥BD,CO∩AO=O,∴BD⊥平面ACO.∴AC⊥平面ACO,∴AC⊥BD.故①正确
②若E、F、G分别是BC、AB、CD的中点,
则∠FEG的大小等于异面直线AC与BD所成角或与异面直线AC与BD所成角互补,故②错误;
③若点O是四面体ABCD外接球的球心,
则点O到平面ABD三个顶点的距离相等,利用勾股定理易得
点O在平面ABD上的射影到ABD三个顶点的距离相等,即为△ABD的外心,故③正确;
④若四个面是全等的三角形,但不一定等边三角形,可能均为直角三角形,故四面体ABCD也不一定是正四面体,故④错误.
故答案为:①③
(2015春•安徽期中)过正四棱锥(侧棱长全是1,侧面三角形的顶角为30度)的底面一个顶点的平面截棱锥所得四边形的周长的最小值是( )
正确答案
解析
解:如图所示,
把正四棱锥P-ABCD的四个侧面以顶点为公共点展开,
连接AA1,则AA1是截棱锥所得四边形的周长的最小值;
又PA=PA1,∠APA1=4×30°=120°,
∴=PA2+
-2PA•PA1•cos120°
=12+12-2×1×1×(-)
=3,
∴AA1=;
即截棱锥所得四边形的周长最小值是.
故选:D.
已知点O为三棱锥P-ABC的顶点P在平面ABC内的投影,若PA=PB=PC,则O为△ABC的______心;若PA⊥BC,PB⊥AC,则O为△ABC的______心;若P到三边AB,BC,CA的距离都想等且点O在△ABC的内部,则O为△ABC的______心.
正确答案
外
垂
内
解析
解:点O为三棱锥P-ABC的顶点P在平面ABC内的投影,
当PA=PB=PC时,如图1所示:
连接OA,OB,OC,
∵PA=PB=PC,
∵PO⊥底面ABC,
PO⊥OA,PO⊥OB,PO⊥OC,
∵PA=PB=PC,
∴OA=OB=OC
所以O为三角形的外心.
O为△ABC的外心;
同理,当PA⊥BC,PB⊥AC时,AO⊥BC,BO⊥AC,
所以O为△ABC的垂心;
当P到三边AB,BC,CA的距离都相等,且点O在△ABC的内部时,
得出点O到三角形三边的距离相等,
所以点O为△ABC的内心.
故答案为:外、垂、内.
在三棱锥S-ABC中,侧棱SA、SB、SC两两垂直且长度均为a,点H在BC上,且SH⊥BC,则sin∠HAS的值为______.
正确答案
解析
解:取BC的中点,即为H,连接SH,AH,
∵在三棱锥S-ABC中,SA=SC=SB=a,
SA⊥SB,SB⊥SC,SC⊥SA,
∴SA⊥平面SBC,
∵SH⊂平面SBC,
∴SA⊥SH,
在直角三角形SAH中,sin∠HAS==
=
故答案为:.
将边长为1的正方形ABCD沿对角线AC折起,使得平面ADC⊥平面ABC,在折起后形成的三棱锥D-ABC中,给出下列三个命题:
①△DBC是等边三角形;
②AC⊥BD;
③三棱锥D-ABC的体积是.
其中正确命题的序号是______.(写出所有正确命题的序号)
正确答案
①②
解析
解:如图所示:BD=
又BC=DC=1
∴面DBC是等边三角形①正确.
∵AC⊥DO,AC⊥BO
∴AC⊥平面DOB
∴AC⊥BD
②正确.
三棱锥D-ABC的体积=
③不正确.
故答案为:①②
如图,在三棱锥O-ABC中,三条棱OA,OB,OC两两垂直,且OA>OB>OC,分别经过三条棱OA,OB,OC作一个截面平分三棱锥的体积,截面面积依次为S1,S2,S3,则S1,S2,S3的大小关系为______.
正确答案
S3<S2<S1
解析
解:设OA=a,OB=b,OC=c,则a>b>c>0.取BC的中点D,连结OD、AD,
∵OD是△BCD的BC边上的中线,
∴S△OBD=S△OCD=S△OBC,因此VA-OBD=VA-OCD=
VA-OBC,
即截面OAD将三棱锥O-ABC的体积分成两等分,可得S△OAD=S1,
∵OA、OB、OC两两垂直,∴OA⊥OB,OB⊥OC且OA⊥OC,
∵OB、OC是平面OBC内的相交直线,
∴OA⊥平面OBC,结合OD⊂平面OBC,得OA⊥OD.
∵Rt△OBC中,OB=b且OC=c,∴斜边BC=,得OD=
BC=
.
因此S△OAD=OA•OD=
,即S1=
.
同理可得S2=,S3=
.
∵a>b>c>0,
∴a2b2+a2c2>a2b2+b2c2>b2c2+a2c2,
可得>
>
,即S1>S2>S3.
故答案为:S1>S2>S3
如图,正三角形ABC的中线AF与中位线DE相交于点G,已知△A′ED是△AED绕DE旋转过程中的一个图形,现给出下列四个命题:
①动点A′在平面ABC上的射影在线段AF上;
②恒有平面A′GF⊥平面BCED;
③三棱锥A′-FED的体积有最大值;
④直线A′E与BD不可能垂直.
其中正确的命题的序号是______.
正确答案
①②③
解析
解:∵A′D=A′E,△ABC是正三角形,∴A′在平面ABC上的射影在线段AF上,故①正确
由①知,平面A′GF一定过平面BCED的垂线,∴恒有平面A′GF⊥平面BCED,故②正确
三棱锥A′-FED的底面积是定值,体积由高即A′到底面的距离决定,当平面A′DE⊥平面BCED时,三棱锥A′-FED的体积有最大值,故③正确
当(A′E)2+EF2=(A′F)2时,面直线A′E与BD垂直,故④不正确
故正确答案①②③
三棱锥P-ABC的两侧面PAB、PBC都是边长为2a的正三角形,AC=a,则二面角A-PB-C的大小为( )
正确答案
解析
解:取PB的中点M,连接AM,CM.
则AM⊥PB,CM⊥PB.
故∠AMC为二面角A-PB-C的平面角.(9分).
在△AMC中可得AM=CM=a,而AC=
a,则△AMC为正三角形,
∴∠AMC=60°,
则二面角A-PB-C的大小为60°,
故选D.
三棱锥的三个侧面都是直角三角形,且三个直角的顶点恰是三棱锥的顶点,则其底面一定是( )
正确答案
解析
解:设三条侧棱的长度分别为a,b,c,
∵三棱锥的三个侧面都是直角三角形,且三个直角的顶点恰是三棱锥的顶点,
∴底面的三条边的平方分别为a2+b2,a2+c2,b2+c2,
∴a2+b2+a2+c2-(b2+c2)=2a2>0,a2+b2+b2+c2-a2-c2=2b2>0,b2+c2+a2+c2-b2-a2=2c2>0,
根据余弦定理可知,底面的三个内角都是锐角,所以底面一定是锐角三角形;
故选C.
如图,四面体OABC的三条棱OA,OB,OC两两垂直,OA=OB=2,OC=3,D为四面体OABC外一点.给出下列命题.
①不存在点D,使四面体ABCD有三个面是直角三角形
②不存在点D,使四面体ABCD是正三棱锥
③存在点D,使CD与AB垂直并且相等
④存在无数个点D,使点O在四面体ABCD的外接球面上
其中真命题的序号是( )
正确答案
解析
解:∵四面体OABC的三条棱OA,OB,OC两两垂直,OA=OB=2,OC=3,
∴AC=BC=,AB=
当四棱锥CABD与四面体OABC一样时,即取CD=3,AD=BD=2
此时点D,使四面体ABCD有三个面是直角三角形,故①不正确
使AB=AD=BD,此时存在点D,使四面体ABCD是正三棱锥,故②不正确;
取CD=AB,AD=BD,此时CD垂直面ABD,即存在点D,使CD与AB垂直并且相等,故③正确;
先找到四面体OABC的内接球的球心P,使半径为r,只需PD=r即可
∴存在无数个点D,使点O在四面体ABCD的外接球面上,故④正确
故选D
已知三棱椎D-ABC,AB=AC=1,AD=2,∠BAD=∠CAD=∠BAC=90°,点E,F分别是BC,DE的中点,如图所示,
(1)求证AF⊥BC
(2)求线段AF的长.
正确答案
解:(1)分别以AB、AC和AD为x、y、z轴,建立空间直角坐标系O-xyz,
如图所示:
记A(0,0,0),B(1,0,0),C(0,1,0),D(0,0,2),
∴E(,
,0),F(
,
,1);
∴(
,
,1),
=(-1,1,0),
∴•
=
×(-1)+
×1+1×0=0,
∴⊥
,
即AF⊥BC;
(2)∵=(
,
,1),
∴||=
=
=
,
即线段AB=.
解析
解:(1)分别以AB、AC和AD为x、y、z轴,建立空间直角坐标系O-xyz,
如图所示:
记A(0,0,0),B(1,0,0),C(0,1,0),D(0,0,2),
∴E(,
,0),F(
,
,1);
∴(
,
,1),
=(-1,1,0),
∴•
=
×(-1)+
×1+1×0=0,
∴⊥
,
即AF⊥BC;
(2)∵=(
,
,1),
∴||=
=
=
,
即线段AB=.
正四棱锥的侧棱长与底面边长都是1,则侧棱与底面所成的角为( )
正确答案
解析
解析:如图,四棱锥P-ABCD中,过P作PO⊥平面ABCD于O,连接AO
则AO是AP在底面ABCD上的射影.∴∠PAO即为所求线面角,
∵AO=,PA=1,
∴cos∠PAO==
.∴∠PAO=45°,即所求线面角为45°.
故选 C.
将侧棱相互垂直的三棱锥称为“直角三棱锥”,三棱锥的侧面和底面分别叫直角三棱锥的“直角面和斜面”;过三棱锥顶点及斜面任两边中点的截面均称为斜面的“中面”.已知直角三角形具有性质:“斜边的中线长等于斜边边长的一半”.仿照此性质写出直角三棱锥具有的性质( )
正确答案
解析
解:由于直角三角形具有以下性质:斜边的中线长等于斜边边长的一半,
故对于“直角三棱锥”,结合相似三角形的面积比等于相似比的平方可得以下性质:斜面的中面面积等于斜面面积的四分之一.
故选:B.
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