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题型:填空题
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填空题

若用长度分别为1,1,1,1,x,x的六根笔直的铁棒通过焊接其端点(不计损耗)可以得到两种不同形状的三棱锥形的铁架,则实数x的取值范围是______

正确答案

(0,

解析

解:根据条件,四根长为1的直铁棒与两根长为x的直铁棒要组成三棱锥形的铁架,

有以下两种情况:

①底面是边长为1的正三角形,三条侧棱长为1,x,x,如图,

此时x应满足:∵AD=,SD=,且SD<SA+AD,

<1+

即x2<2+

<x<

②构成三棱锥的两条对角线长为x,其他各边长均为1,如图所示,

此时应满足0<x<

综上,x的取值范围是(0,).

故答案为:(0,).

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题型:填空题
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填空题

考查正方体的六个面的中心,从中任意选出三个点连成三角形,再把剩下的三个点也连成三角形,则所得的两个三角形全等的概率为______

正确答案

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解析

解:正方体六个面的中心任取三个只能组成两种三角形,

一种是等腰直角三角形,如图甲.另一种是正三角形,如图乙.

若任取三个点构成的是等腰直角三角形,剩下的三个点也一定构成等腰直角三角形,

若任取三个点构成的是正三角形,剩下的三点也一定构成正三角形.

所以所得的两个三角形全等,

这是一个必然事件,因此概率为1,

故答案为:1.

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题型:简答题
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简答题

如图,四棱锥P-ABCD的底面为正方形,AC∩BD=O,PO⊥平面ABCD,E、F、G分别是PO、AD、AB的中点.

(Ⅰ)求证:PC⊥平面EFG;

(Ⅱ)若AB=1,求三棱锥O-EFG的高.

正确答案

(Ⅰ)证明:设FG∩AC=H,连结EH,

在Rt△ABC中,AB=BC,且AB2+BC2=AC2

在△PAC中,PA=PC=AB,

PA2+PC2=AC2,∴AP⊥PC,

E、F、G分别是PO、AD、AB的中点,

FG∥BD,

∴H为AO中点,

∴EH∥PA,故EH⊥PC,

∵四边形ABCD是正方形,∴BD⊥AC,

∴FG⊥AC,

∵PO⊥平面ABCD,∴PO⊥FG

∵PO∩AC=O,∴FG⊥平面PAC,

∴FG⊥PC,

∵FG∩EH=H,

∴PC⊥平面EFG;

(Ⅱ)解:设三棱锥O-EFG的高为h,则

由VO-EFG=VE-FOG=

∴h=

解析

(Ⅰ)证明:设FG∩AC=H,连结EH,

在Rt△ABC中,AB=BC,且AB2+BC2=AC2

在△PAC中,PA=PC=AB,

PA2+PC2=AC2,∴AP⊥PC,

E、F、G分别是PO、AD、AB的中点,

FG∥BD,

∴H为AO中点,

∴EH∥PA,故EH⊥PC,

∵四边形ABCD是正方形,∴BD⊥AC,

∴FG⊥AC,

∵PO⊥平面ABCD,∴PO⊥FG

∵PO∩AC=O,∴FG⊥平面PAC,

∴FG⊥PC,

∵FG∩EH=H,

∴PC⊥平面EFG;

(Ⅱ)解:设三棱锥O-EFG的高为h,则

由VO-EFG=VE-FOG=

∴h=

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题型:简答题
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简答题

如图,长方形框架ABCD-A′B′C′D′,三边AB、AD、AA′的长分别为6、8、3.6,AE与底面的对角线B′D′垂直于E.

(1)证明A′E⊥B′D′;

(2)求AE的长.

正确答案

(1)证明:AA‘⊥平面A'B'C'D',∴AA'⊥B'D'.

又AE⊥B'D',∴B'D'⊥平面AA'E,

因此B'D'⊥A'E

(2)解:A'B'•A'D'=A'E•B'D'(都是△A'B'D'面积的2倍)

∴6×8=A'E×

∴A'E=4.8

∴AE=

解析

(1)证明:AA‘⊥平面A'B'C'D',∴AA'⊥B'D'.

又AE⊥B'D',∴B'D'⊥平面AA'E,

因此B'D'⊥A'E

(2)解:A'B'•A'D'=A'E•B'D'(都是△A'B'D'面积的2倍)

∴6×8=A'E×

∴A'E=4.8

∴AE=

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题型:简答题
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简答题

如图,已知点P是三角形ABC所在平面外一点,且PA=BC=1,截面EFGH分别平行于PA,BC(点E,F,G,H分在棱AB,AC,PC,PB上)

(1)求证:四边形EFGH是平行四边形且周长为定值;

(2)设PA与BC所成角为θ,求四边形EFGH的面积的最大值.

正确答案

(1)证明:∵PA∥平面EFGH,PA⊂平面PAB,平面PAB∩平面EFGH=EH

∴PA∥EH.同理可得PA∥GF,可得EH∥GF,

同理得到EF∥HG,

∴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.

∵空间四边形ABCD被一平面所截,截面EFGH是平行四边形.

且PA=BC=1,

①,②,

则①+②得,

∵PA=BC=1,∴EF+EH=1,

∴四边形EFGH的周长=2,故四边形EFGH的周长为定值.

2)∵PA与BC所成角为θ,

∴平行四边形EFGH中∠HEF=θ或180°-θ,

可得截面EFGH的面积S=HE•EF•sin∠EGE=HE•EF•sinθ,

,则

∴EH=λPA=λ,同理可得EF=1-λ,且0<λ<1,

则S=λ(1-λ)sinθ≤sinθ=sinθ,

当且仅当等号成立,

由此可得:当E为AB的中点时,截面EFGH的面积最大,最大值为sinθ.

解析

(1)证明:∵PA∥平面EFGH,PA⊂平面PAB,平面PAB∩平面EFGH=EH

∴PA∥EH.同理可得PA∥GF,可得EH∥GF,

同理得到EF∥HG,

∴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.

∵空间四边形ABCD被一平面所截,截面EFGH是平行四边形.

且PA=BC=1,

①,②,

则①+②得,

∵PA=BC=1,∴EF+EH=1,

∴四边形EFGH的周长=2,故四边形EFGH的周长为定值.

2)∵PA与BC所成角为θ,

∴平行四边形EFGH中∠HEF=θ或180°-θ,

可得截面EFGH的面积S=HE•EF•sin∠EGE=HE•EF•sinθ,

,则

∴EH=λPA=λ,同理可得EF=1-λ,且0<λ<1,

则S=λ(1-λ)sinθ≤sinθ=sinθ,

当且仅当等号成立,

由此可得:当E为AB的中点时,截面EFGH的面积最大,最大值为sinθ.

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题型:简答题
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简答题

四面体ABCD中,点G1,G2,G3,G4分别是△BCD,△ACD,△ABD,△ABC的重心.求证:AG1,BG2,CG3,DG4交于一点.

正确答案

证明:如图,

∵G1,G2分别是△BCD,△ACD的重心,

连接BG2,AG1并延长,交CD于点E,在平面ABE中,设AG1∩BG2=M,则

连接DG1,AG4并延长交于N,在平面ADN中,设AG1∩DG4=M′,则

从而可得M,M′重合,即AG1,BG2,DG4交于一点M,

同理可得CG3过点M.

即AG1,BG2,CG3,DG4交于一点.

解析

证明:如图,

∵G1,G2分别是△BCD,△ACD的重心,

连接BG2,AG1并延长,交CD于点E,在平面ABE中,设AG1∩BG2=M,则

连接DG1,AG4并延长交于N,在平面ADN中,设AG1∩DG4=M′,则

从而可得M,M′重合,即AG1,BG2,DG4交于一点M,

同理可得CG3过点M.

即AG1,BG2,CG3,DG4交于一点.

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题型:填空题
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填空题

如图所示,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长是1,过A点作平面A1BD的垂线,垂足为点H,有下列三个命题:

①点H是△A1BD的中心;

②AH垂直于平面CB1D1

③AC1与B1C所成的角是90°.

其中正确命题的序号是______

正确答案

①②③

解析

解:由于ABCD-A1B1C1D1是正方体,所以A-A1BD是一个正三棱锥,因此A点在平面A1BD上的射影H是三角形A1BD的中心,故①正确;

又因为平面CB1D1与平面A1BD平行,所以AH⊥平面CB1D1,故②正确;

从而可得AC1⊥平面CB1D1,即AC1与B1C垂直,所成的角等于90°,③正确.

故答案为:①②③

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题型:填空题
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填空题

下列有关棱柱的说法:

①棱柱的所有的面都是平的;

②棱柱的所有的棱长都相等;

③棱柱的所有的侧面都是长方形或正方形;

④棱柱的侧面的个数与底面的边数相等;

⑤棱柱的上、下底面形状、大小相等.

正确的有______

正确答案

①④⑤

解析

解:根据棱柱是多面体知棱柱的所有的面都是平的;①正确,

棱柱的所有的棱长不一定都相等;②不正确,

棱柱的所有的侧面都是长方形或正方形或是平行四边形,③不正确,

棱柱的侧面的个数与底面的边数相等,④正确,

棱柱的上、下底面是两个全等的多边形,形状、大小相等,⑤正确

故答案为:①④⑤

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题型:简答题
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简答题

设三棱锥D-ABC中,∠ADB=∠BDC=∠CDA=直角.求证:△ABC是锐角三角形.

正确答案

解:证一:设DA=a,DB=b,DC=c,AB=p,BC=q,CA=r.

于是p2=a2+b2,q2=b2+c2,r2=c2+a2

由余弦定理:

∴∠CAB为锐角.

同理,∠ABC,∠BCA也是锐角.

证二:作DE⊥BC,E为垂足,因DA垂直于平面DAC,

所以DA⊥BC又BC⊥DE,所以BC垂直于平面EAD,从而BC⊥AE

及在△ABC中,A在BC边上的垂足E介于B和C之间,

因此,∠B和∠C都是锐角,同理可证∠A也是锐角.

解析

解:证一:设DA=a,DB=b,DC=c,AB=p,BC=q,CA=r.

于是p2=a2+b2,q2=b2+c2,r2=c2+a2

由余弦定理:

∴∠CAB为锐角.

同理,∠ABC,∠BCA也是锐角.

证二:作DE⊥BC,E为垂足,因DA垂直于平面DAC,

所以DA⊥BC又BC⊥DE,所以BC垂直于平面EAD,从而BC⊥AE

及在△ABC中,A在BC边上的垂足E介于B和C之间,

因此,∠B和∠C都是锐角,同理可证∠A也是锐角.

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题型:填空题
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填空题

正四面体ABCD的棱长为a,EFG分别是AB,AC,CD的中点,截面EFG交棱BD于H则点A到截面EFGH的距离是______

正确答案

解析

解:如图,

∵ABCD是正四面体,且E,F,G分别是AB,AC,CD的中点,

可得四边形EFGH为正方形,取AD中点M,BC中点N,连接MN,

则有MN⊥平面EFGH,且M,N到平面EFGH的距离相等,

BM=CM=,则MN=

∴M到平面EFGH的距离为

∵AD∥平面EFGH,∴A到平面EFGH的距离为

故答案为:

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题型:填空题
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填空题

在三棱锥P-ABC中,给出下列四个命题:

①如果PA⊥BC,PB⊥AC,那么点P在平面ABC内的射影是△ABC的垂心;

②如果点P到△ABC的三边所在直线的距离都相等,那么点P在平面ABC内的射影是△ABC的内心;

③如果棱PA和BC所成的角为60?,PA=BC=2,E、F分别是棱PB、AC的中点,那么EF=1;

④三棱锥P-ABC的各棱长均为1,则该三棱锥在任意一个平面内的射影的面积都不大于

⑤如果三棱锥P-ABC的四个顶点是半径为1的球的内接正四面体的顶点,则P与A两点间的球面距离为π-arccos

其中正确命题的序号是______

正确答案

①④⑤

解析

解:①若PA⊥BC,PB⊥AC,因为PH⊥底面ABC,所以AH⊥BC,同理BH⊥AC,可得H是△ABC的垂心,正确.

②若PA=PB=PC,易得AH=BH=CH,则H是△ABC的外心,不正确.

③如果棱PA和BC所成的角为60°,PA=BC=2,E、F分别是棱PB、AC的中点,那么EF=1或 ;不正确.

④如果三棱锥P-ABC的各条棱长均为1,则该三棱锥在任意一个平面内的射影的面积都不大于 ,正确.

⑤如果三棱锥P-ABC的四个顶点是半径为1的球的内接正四面体的顶点,则P与A两点间的球面距离为π-arccos,正确.

故答案为:①④⑤.

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题型: 单选题
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单选题

一个球与上底面边长为4,下底面边长为8的正四棱台各面都相切,则球的体积与正四棱台的体积之比为(  )

Aπ:6

Bπ:7

Cπ:8

Dπ:9

正确答案

B

解析

解:设内切球的半径为 r,则正四棱台的高为2r,由圆的切线性质可得正四棱台的斜高为2+4=6,

再由勾股定理得 2r==4,r=2

求得体积为 r3=,正四棱台的体积等于 [s++s′]=[16+32+64]=

∴球的体积与正四棱台的体积之比为  =

故选 B.

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题型:填空题
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填空题

若几何体的三视图如图所示,则此几何体的体积为______

正确答案

32

解析

解:由三视图知几何体是一个切割后的几何体,

用两个几何体对在一起,可以得到一个棱长是4的正方体,

棱长是4的正方体的体积是43=64,

∴这个几何体的体积是=32,

故答案为:32

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题型:填空题
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填空题

正三棱锥S-ABC的高为2,侧棱与底面所成的角为45°,则其内切球的半径R=______

正确答案

2(-1)

解析

解:如图:设SO⊥底面ABC,则O是正三角形的中心,取AB的中点D,连接SD、OD、OB,

即SD⊥AB,OD⊥AB,

由题意知,SO=2,∠SDO=45°,则SD=2

在RT△ODB中,OD=2,∠OBD=30°,BD=2,则AB=4

设内切球的半径R,由三棱锥的体积相等得,

××4×××2=××4×××R+3×××4×2×R

解得,R=2(-1),

故答案为:2(-1).

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题型:简答题
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简答题

画一个三棱台,再把它分成:

(1)一个三棱柱和另一个多面体;

(2)三个三棱锥,并用字母表示.

正确答案

解:(1)如图①所示,三棱柱是棱柱A′B′C′-AB″C″.

(2)如图②所示,三个三棱锥分别是A′-ABC,B′-A′BC,C′-A′B′C.

解析

解:(1)如图①所示,三棱柱是棱柱A′B′C′-AB″C″.

(2)如图②所示,三个三棱锥分别是A′-ABC,B′-A′BC,C′-A′B′C.

下一知识点 : 点、直线、平面之间的位置关系
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