- 空间几何体
- 共15406题
已知三棱锥S-ABC是三条侧棱两两垂直的三棱锥,O是底面△ABC内的一点,则G=tan∠OSA•tan∠OSB•tan∠OSC的最小值是______.
正确答案
解析
解:如图,设∠OSA=α,∠OSB=β,∠OSC=γ
过O分别作与SA、SB、SC平行的平面交三棱锥的侧棱,侧面于如图所示的点,
得到的图形是以SO为对角线的长方体,
则cos2α+cos2β+cos2γ=.
所以sin2α=1-cos2α=cos2β+cos2γ≥2cosβcosγ.
同理sin2β≥2cosαcosγ,sin2γ≥2cosαcosβ.
则sin2α•sin2β•sin2γ≥8cos2α•cos2β•cos2γ.
所以G=tan∠OSA•tan∠OSB•tan∠OSC,
故答案为.
如图,OA是圆锥底面中心O到母线的垂线,OA绕轴旋转一周所得曲面将圆锥分成体积相等的两部分,则母线与轴的夹角为( )
正确答案
解析
解;设过A点的一条母线为BC,其中B为顶点,过A点作OB的垂线交OB于D,
令圆锥的体积为V,OC=R,DA=r,母线与轴夹角为∠OBC=∠β
将OBA看作是底面积相等的两个锥形,
r2π•BD+
r2π•0D=
V
r2π•OB=
V…①
V=R2π•OB…②
由①、②得
R2=2•r2(R=r),r=OA•COSβ
OA=R•COSβ,r=R•COS2β,COS2β==
β=
故选D.
求证:正四面体ABCD中相对的两棱(即异面的两棱)互相垂直.
正确答案
证明:因为ABCD是正四面体,
各个面都是等边三角形,
取BC的中点E
∴AE⊥BC,DE⊥BC
∴BC⊥平面AED,
而AD⊂平面AED,
∴BC⊥AD,
同理可证AB⊥DC,AC⊥DB.
解析
证明:因为ABCD是正四面体,
各个面都是等边三角形,
取BC的中点E
∴AE⊥BC,DE⊥BC
∴BC⊥平面AED,
而AD⊂平面AED,
∴BC⊥AD,
同理可证AB⊥DC,AC⊥DB.
正四面体A-BCD棱长为1,点P在AB上移动,点Q在CD上移动,则PQ的最小值为( )
正确答案
解析
解:∵正四面体A-BCD棱长为1,
点P在AB上移动,点Q在CD上移动,
故当PQ为异面直线AB与CD的公垂线段时,PQ取最小值
由正四面体的几何特征可得此时,P为AB的中点,Q为CD的中点
在Rt△PBQ中,PB=,BQ=
则PQ==
故选B
如图,空间四边形ABCD的对棱AD、BC成60°的角,且AD=BC=4,平行于AD与BC的截面分别交AB、AC、CD、BD于E、F、G、H.
(1)求证:四边形EFGH为平行四边形;
(2)E在AB的何处时截面EFGH的面积最大?最大面积是多少?
正确答案
解:(1)∵BC∥平面EFGH,BC⊂平面ABC,平面ABC∩平面EFGH=EF,
∴BC∥EF.同理可得BC∥GH,可得EF∥GH,
同理得到EH∥FG,
∴四边形EGFH中,两组对边分别平行,
因此,四边形EFGH为平行四边形.
(2)∵AD与BC成60°角,
∴平行四边形EFGH中∠HGF=60°或120°,
可得截面EFGH的面积S=GH•GF•sin∠HGE=GH•GF
∵设,则
=1-λ
∴GH=λBC=4λ,BC=λAD=4-4λ
可得GH•GF=16λ(1-λ)≤16×[]2=4
当且仅当时等号成立
由此可得:当E为AB的中点时,截面EFGH的面积最大,最大值为2.
解析
解:(1)∵BC∥平面EFGH,BC⊂平面ABC,平面ABC∩平面EFGH=EF,
∴BC∥EF.同理可得BC∥GH,可得EF∥GH,
同理得到EH∥FG,
∴四边形EGFH中,两组对边分别平行,
因此,四边形EFGH为平行四边形.
(2)∵AD与BC成60°角,
∴平行四边形EFGH中∠HGF=60°或120°,
可得截面EFGH的面积S=GH•GF•sin∠HGE=GH•GF
∵设,则
=1-λ
∴GH=λBC=4λ,BC=λAD=4-4λ
可得GH•GF=16λ(1-λ)≤16×[]2=4
当且仅当时等号成立
由此可得:当E为AB的中点时,截面EFGH的面积最大,最大值为2.
一个正三棱锥P-ABC的底面边长和高都是4,E、F分别为BC、PA的中点,则EF的长为______.
正确答案
,
解析
解:∵一个正三棱锥P-ABC的底面边长和高都是4,
的对棱互相垂直,
取PC中点M,连结ME、FM,FM∥AC,ME∥PB,
∵AC⊥PB,∴ME⊥FM,
∴△是RT△,
若高是4,PB=8√3/3,ME= FM=2,
∴根据,EF=,
故答案为:,
如图,一个四面体S-ABC的六条棱长都为4,E为SA的中点,过点E作平面EFH∥平面SBC.且平面EFH∩平面ABC=FH,则△HFE面积为______.
正确答案
解析
解:如图所示,
∵四面体S-ABC的六条棱长都为4,
∴△SBC的面积是S△SBC=×4×4sin60°=4
;
又∵E为SA的中点,平面EFH∥平面SBC,且平面EFH∩平面ABC=FH,
∴EF∥SB,且EF=SB,
FH∥BC,且FH=BC;
∴△HFE∽△SBC,
∴△HFE的面积为S△SBC=
.
故答案为:.
(2015•上虞市二模)三棱锥P-ABC,PC⊥面ABC,△PAC是等腰三角形,PA=4,AB⊥BC,CH⊥PB,垂足为H,D是PA的中点,则△CDH的面积最大时,CB的长是( )
正确答案
解析
解:三棱锥P-ABC中,PC⊥面ABC,AB⊂平面ABC,∴PC⊥AB;
又AB⊥BC,BC∩PC=C,
∴AB⊥平面PBC;
又CH⊂平面PBC,
∴AB⊥CH,
又CH⊥PB,
PB∩AB=B,
∴CH⊥平面PAB,
又DH⊂平面PAB,
∴CH⊥DH;
又△PAC是等腰直角三角形,且PA=4,D是PA的中点,
∴CD=PA=2,
设CH=a,DH=b,
则a2+b2=CD2=4,
∴4=a2+b2≥2ab,
即ab≤1,
当且仅当a=b=时,“=”成立,此时△CDH的面积最大;
在Rt△PBC,设BC=x,
则PB==
=
,
∴PC•BC=
PB•CH,
即2•x=
•
;
解得x=,
∴CB的长是.
故选:D.
由半径为10cm的半圆面所围成圆锥的高为______(cm).
正确答案
解析
解:由题意可知,半圆的半径是所围成的圆锥的母线,
半圆的弧长为所围成的圆锥的底面周长.
所以圆锥的母线长等于l=10cm,
设圆锥的底面半径为r(cm),则2πr=,
所以r=5(cm).
则圆锥的高为(cm).
故答案为.
如图,正三棱锥P-ABC的所有棱长都为4.点D,E,F分别在棱PA,PB,PC上,满足DE=EF=3,DF=2的△DEF个数是( )
正确答案
解析
解:设PD=x,PE=y,PF=z,则
∵DE=EF=3,DF=2,
∴由余弦定理得,x2+y2-2xy•=9①
y2+z2-2yz=9②
z2+x2-2zx=4③
①-②得,x2-z2=xy-yz,
即(x+z)(x-z)=y(x-z),
(1)若x=z,则由③得,x=z=2,
由①得,y=1,
(2)若x≠z,则y=x+z,
代入②,得,x2+z2+xz=9,
又x2+z2-zx=4,
解得,x=,z=
或z=
,x=
.
故符合条件的△DEF的个数有3个.
故选:C.
经过三棱锥A-BCD的棱DA、CD的中点E、F和面ABC重心G的平面,与三棱锥的各面的交线形成的几何图形是( )
正确答案
解析
解:如图,
在平面ABC中,过G作MN∥AC,交AB于M,交BC于N.
∴MN∥EF,连接EM、FN,则四边形EMNF为所求平面图形.
∵EF∥MN,又MN=,
∴四边形EMNF为梯形.
故选:B.
对于四面体ABCD,下列命题正确的序号是______.
①相对棱AB与CD所在的直线异面;
②由顶点A作四面体的高,其垂足是△BCD的三条高线的交点;
③若分别作△ABC和△ABD的边AB上的高,则这两条高所在直线异面;
④分别作三组相对棱中点的连线,所得的三条线段相交于一点;
⑤最长棱必有某个端点,由它引出的另两条棱的长度之和大于最长棱.
正确答案
①④⑤
解析
解:①根据三棱锥的结构特征知正确.
②因为只有对棱相互垂直才行,所以不一定,不正确.
③若分别作△ABC和△ABD的边AB上的高,若是正四面体时,则两直线相交,不正确.
④因为相对棱中点两两连接构成平行四边形,而对棱的中点的连接正是平行四边形的对角线,所以三条线段相交于一点,故正确.
⑤设图中CD是最长边.
BC+BD>CD,AC+AD>CD
若AC+BC≤CD 且AD+BD≤CD
则AC+AD+BC+BD≤CD+CD,矛盾
则命题成立.
故答案为:①④⑤
已知正三棱锥的底面边长为2,高为1,则该三棱锥的侧面积为______.
正确答案
2
解析
解:由题意作出图形如图:
因为三棱锥P-ABC是正三棱锥,顶点在底面上的射影D是底面的中心,
在三角PDF中,
∵三角形PDF三边长PD=1,DF=,
∴PF==
则这个棱锥的侧面积S侧=3××2×
=2
.
故答案为:2.
在三棱锥C-ABD中(如图),△ABD与△CBD是全等的等腰直角三角形,O为斜边BD的中点,AB=4,二面角A-BD-C的大小为60°并给出下面结论:①AC⊥BD;②AD⊥CO;③△AOC为正三角形;④cos∠ADC=
;⑤四面体ABCD的外接球表面积为32π,其中真命题是______.
正确答案
①③⑤
解析
解:∵△ABD与△CBD是全等的等腰直角三角形,O为斜边BD的中点,
∴OA⊥BD,OC⊥BD,且OC=OA=BD,
又∵0A∩OC=O,∴BD⊥平面AOC,
则AC⊥BD,即①正确;
由二面角A-BD-C的大小为60°得,∠AOC=60°,
∵OC=OA,∴△AOC为正三角形,即③正确;
假设AD⊥CO,由OC⊥BD,且AD∩BD=D得,OC⊥平面ABD,
∴0A⊥OC,这与∠AOC=60°矛盾,故②不正确;
由AB=4得,AD=CD=4,且AC=OC=OA=2,
∴cos∠ADC==
,
故④不正确;
由OA=OB=OC=OD得,四面体ABCD的外接球的球心是O,且半径r=2,
∴四面体ABCD的外接球的面积为32π,故⑤正确,
故答案为:①③⑤.
已知一个正六棱锥的体积为12,底面边长为2,则它的侧棱长为( )
正确答案
解析
解:由于正六棱锥可知底面是六个正三角形组成,
∴底面积S=6×=6
,
∴体积V==12,
∴h=,
夺直角三角形SOB中,
侧棱长为SB=.
故选A.
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