- 空间几何体
- 共15406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,).
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
1
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.
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得=
∴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得=
∴h=.
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=.
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,
设,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,
设,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.
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.
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
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
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.
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:.
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.
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( )
正确答案
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.
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
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).
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.
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