- 空间几何体
- 共15406题
下列命题中,正确命题的序号为______.
①经过空间任意一点都可作唯一一个平面与两条已知异面直线都平行;
②已知平面α,直线a和直线b,且a∩α=a,b⊥a,则b⊥α;
③有两个侧面都垂直于底面的四棱柱为直四棱柱;
④三棱锥中若有两组对棱互相垂直,则第三组对棱也一定互相垂直;
⑤三棱锥的四个面可以都是直角三角形.
正确答案
④⑤
解析
解:经过空间任意一点不都可作唯一一个平面与两条已知异面直线都平行,
有时会出现其中一条直线在所做的平面上,故①不正确,
已知平面α,直线a和直线b,且a∩α=a,b⊥a,则b⊥α,
这种情况需要有另外一条和a相交的直线也与平面垂直结论才一定成立,故②不正确.
有两个侧面都垂直于底面的四棱柱为直四棱柱,另外两个侧面也要垂直才成立,故③不正确
三棱锥中若有两组对棱互相垂直,则第三组对棱也一定互相垂直;④正确
三棱锥的四个面可以都是直角三角形.当底面是一个直角三角形,
在直角顶点处的侧棱与底面垂直,这时符合题意,故⑤正确,
故答案为:④⑤
四面体ABCD中,面ABC与面BCD成600的二面角,顶点A在面BCD上的射影H是△BCD的垂心,G是△ABC的重心,若AH=4,AB=AC,则GH=______.
正确答案
解析
解:连结AG,并延长交BC于M,连结DM,如图所示;
则AM是△ABC的中线,
∵AB=AC,∴AM⊥BC,
连结HM,则HM是AM在平面BCD上的射影;
∴根据三垂线逆定理,BC⊥HM,
∵H是△BCD的垂心,
∴GM在BC边上的高线DH上,即DM是BC边上的高,
∴DM是BC的垂直平分线,DB=DC,
∴∠AMD是二面角A-BC-D的平面角,
∴∠AMD=60°,
=sin60°,
AM=,
MH==
,
在△AMH上作GN∥AH,交MH于N,
根据三角形平行比例线段性质,
=
,
根据三角形重心的性质,=
,
∵△MNG∽△MHA,
∴=
,
∴GN=,
同理,=
,
∴MN=•
=
,
∴NH=MH-MN=-
=
,
在Rt△GNH中根据勾股定理,
GH2=GN2+NH2,
∴GH2=+
=
∴GH=.
故答案为:.
如图是边长分别为a、b的矩形,按图中实线切割后,将它们作为一个正四棱锥的底面(由阴影部分拼接而成)和侧面,则
的取值范围是______.
正确答案
0<<2
解析
解:如图,画出正四棱锥的图形,不难发现过程正四棱锥,必须侧面积大于底面面积,即可.
就是:,所以
,
故答案为:
空间四边形两条对角线的长分别为6和8,所成的角为45°,则连接各边中点所组成的四边形的面积为( )
正确答案
解析
解:空间四边形两条对角线的长分别为6和8,所成的角为45°,
则由三角形的中位线的性质可得连接各边中点所组成的四边形为平行四边形,
相邻的边长分别为3和4,且有一组内对角为45°,
故此四边形的面积等于 3×4×sin45°=6,
故选B.
设四棱锥P-ABCD的底面不是平行四边形,用平面 α去截此四棱锥,使得截面四边形是平行四边形,则这样的平面α( )
正确答案
解析
证明:由侧面PAD与侧面PBC相交,侧面PAB与侧面PCD相交,
设两组相交平面的交线分别为m,n,
由m,n决定的平面为β,
作α与β平行且与四条侧棱相交,
交点分别为A1,B1,C1,D1
则由面面平行的性质定理得:
A1B1∥m∥D1C1,A1D1∥n∥B1C1,
从而得截面必为平行四边形.
由于平面α可以上下移动,则这样的平面α有无数多个.
故选D.
设四棱锥P-ABCD的底面ABCD是单位正方形,PB⊥底面ABCD且PB=,记∠APD=θ,sinθ=( )
正确答案
解析
解:连接BD
∵PB⊥面ABCD
∴PB⊥BD,PB⊥AD
在△PBD中,PB=,BD=
∴PD=
又∵AB⊥AD,且PB∩AB=B
∴AD⊥面PAB
∴AD⊥PA
∴△PAD是直角三角形
∴sinθ=
故选B
三棱锥P-ABC中,△ABC是底面,PA⊥PB,PA⊥PC,PB⊥PC,且这四个顶点都在半径为2的球面上,PA=2PB,则这个三棱锥的三个侧棱长的和的最大值为( )
正确答案
解析
解:∵PA,PB,PC两两垂直,
又∵三棱锥P-ABC的四个顶点均在半径为2的球面上,
∴以PA,PB,PC为棱的长方体的对角线即为球的一条直径.
∴16=PA2+PB2+PC2,又PA=2PB,∴5PB2+PC2=16,
设PB=,PC=4sinα,
则这个三棱锥的三个侧棱长的和PA+PB+PC=3PB+PC=cosα+4sinα=
sin(α+∅)≤
.
则这个三棱锥的三个侧棱长的和的最大值为,
故选B.
若一个正三棱台的侧梭长为5,上、下底面边长分别为4和10,则其斜高等于( )
正确答案
解析
解:如图所示,正三棱台的侧棱长AD=5,上、下底面边长分别为DE=4,AB=10,
连接上下底面的中心MN,则MN是棱台的高,
取EF的中点H,BC的中点P,连接PH,则PH是斜高;
∴DH=DE=2
,AP=
AB=5
,
∴DM=DE=
,AN=
AP=
,
∴MN==
;
又MH=DH=
,NP=
AP=
,
∴HP==4;即斜高为4.
故选:B.
若棱台上下底面积分别为S1、S2(S1<S2),则棱台的高与截得它的棱锥的高之比为( )
正确答案
解析
解:设棱台的高为h与截得它的棱锥的高H,则
即:,
可得=
故选A.
如图,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;
④AB与CD所成的角是60°.
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
①②④
解析
解:过D作DO⊥AC于O,连接BO,由题意知:DO=BO=,
∵平面ADC⊥平面ABC,∴DO⊥平面ABC,∴DO⊥BO,∴BD=1,即△BCD为等边三角形,①正确;
∵O为AC的中点,AB=BC,∴BO⊥AC,∴AC⊥平面BOD,BD⊂平面BOD,∴AC⊥BD,②正确;
∵VD-ABC=×
×
=
,∴③错误;
建立空间直角坐标系如图:
则=(-
,
,0),
=(
,0,
),
∴cos<,
>=-
,∴异面直线AB与CD所成的角是60°,∴④正确.
故答案为:①②④.
如图,四棱锥P-ABCD中,PD⊥平面ABCD,底面ABCD为矩形,PD=DC=4,AD=2,E为PC的中点.
(Ⅰ)求证:AD⊥PC;
(Ⅱ)求三棱锥A-PDE的体积;
(Ⅲ)AC边上是否存在一点M,使得PA∥平面EDM,若存在,求出AM的长;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)证明:因为PD⊥平面ABCD,
所以PD⊥AD.(2分)
又因为ABCD是矩形,
所以AD⊥CD.(3分)
因为PD∩CD=D,
所以AD⊥平面PCD.
又因为PC⊂平面PCD,
所以AD⊥PC.(5分)
(Ⅱ)解:因为AD⊥平面PCD,
所以AD是三棱锥A-PDE的高.
因为E为PC的中点,且PD=DC=4,
所以.(7分)
又AD=2,
所以.(9分)
(Ⅲ)解:取AC中点M,连接EM,DM,
因为E为PC的中点,M是AC的中点,
所以EM∥PA.
又因为EM⊂平面EDM,PA⊄平面EDM,
所以PA∥平面EDM.(12分)
所以.
即在AC边上存在一点M,使得PA∥平面EDM,AM的长为.(14分)
解析
解:(Ⅰ)证明:因为PD⊥平面ABCD,
所以PD⊥AD.(2分)
又因为ABCD是矩形,
所以AD⊥CD.(3分)
因为PD∩CD=D,
所以AD⊥平面PCD.
又因为PC⊂平面PCD,
所以AD⊥PC.(5分)
(Ⅱ)解:因为AD⊥平面PCD,
所以AD是三棱锥A-PDE的高.
因为E为PC的中点,且PD=DC=4,
所以.(7分)
又AD=2,
所以.(9分)
(Ⅲ)解:取AC中点M,连接EM,DM,
因为E为PC的中点,M是AC的中点,
所以EM∥PA.
又因为EM⊂平面EDM,PA⊄平面EDM,
所以PA∥平面EDM.(12分)
所以.
即在AC边上存在一点M,使得PA∥平面EDM,AM的长为.(14分)
若四面体ABCD的三组对棱分别相等,即AB=CD,AC=BD,AD=BC,则______(写出所有正确结论编号)
①四面体ABCD每组对棱相互垂直
②四面体ABCD每个面的面积相等
③从四面体ABCD每个顶点出发的三条棱两两夹角之和大于90°而小于180°
④连接四面体ABCD每组对棱中点的线段互垂直平分
⑤从四面体ABCD每个顶点出发的三条棱的长可作为一个三角形的三边长.
正确答案
②④⑤
解析
解:①将四面体ABCD的三组对棱分别看作平行六面体的对角线,由于三组对棱分别相等,所以平行六面体为长方体.
由于长方体的各面不一定为正方形,所以同一面上的面对角线不一定垂直,从而每组对棱不一定相互垂直.①错误
②四面体ABCD的每个面是全等的三角形,面积是相等的.②正确
③由②,四面体ABCD的每个面是全等的三角形,从四面体ABCD每个顶点出发的三条棱两两夹角能够等量代换为同一个三角形内的三个内角,它们之和为180°.③错误
④连接四面体ABCD每组对棱中点构成菱形,线段互垂直平分④正确
⑤由①,设所在的长方体长宽高分别为a,b,c,则每个顶点出发的三条棱长分别为,
,
,任意两边之和大于第三边,能构成三角形.⑤正确
故答案为:②④⑤
已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,E,F,G分别是AB,BC,B1C1的中点.下列命题正确的是______(写出所有正确命题的编号).
①以正方体的顶点为顶点的三棱锥的四个面最多只有三个面是直角三角形;
②P在直线FG上运动时,AP⊥DE;
③Q在直线BC1上运动时,三棱锥A-D1QC的体积不变;
④M是正方体的面A1B1C1D1内到点D和 C1距离相等的点,则M点的轨迹是一条线段.
正确答案
②③④
解析
解:画出图形,如图(1)四个面都是直角三角形,①不正确.
②P在直线FG上运动时,AP⊥DE;如图(2)DE⊥平面FAP,可得结论;正确.
③Q在直线BC1上运动时,三棱锥A-D1QC的体积不变;如图(2)三角形AD1Q面积不变,
C到平面距离不变,体积为定值.
④M是正方体的面A1B1C1D1内到点D和 C1距离相等的点,则M点的轨迹是一条线段.线段A1D1满足题意.
故答案为:②③④.
侧棱和底面边长都是3的正四棱锥的外接球半径是______.
正确答案
36π
解析
解:解:如图,侧棱和底面边长都是3的正四棱锥
设正四棱锥底面的中心为O,AB=BC=3
则在直角三角形ABC中,AC=
×AB=6,
∴AO=CO=3,
在直角三角形PAO中,PO==3,
∴正四棱锥的各个顶点到它的底面的中心的距离都为3,
∴正四棱锥外接球的球心在它的底面的中心,且球半径r=3,
球的表面积S=4πr2=36π,
故答案为:36π
侧棱长为5cm,高为3cm的正棱锥的底面积为______.
正确答案
3
解析
解:由题意作出图形如图:
因为三棱锥P-ABC是正三棱锥,F是BC的中点,顶点在底面上的射影D是底面的中心,
在三角形PDA中,
∵三角形PDA三边长PD=3,PA=5,
∴AD==4,
∴AF==
=6,BC=2BF=2×
=
则这个棱锥的底面积为S底==
×
×6=3
.
故答案为:3 .
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