- 棱柱、棱锥、棱台的体积
- 共114题
19.请你设计一个包装盒,如图所示,ABCD是边长为60cm的正方形硬纸片,切去阴影部分所示的四个全等的等腰直角三角形,再沿虚线折起,使得四个点重合于图中的点P,正好形成一个正四棱柱形状的包装盒,E、F在AB上是被切去的等腰直角三角形斜边的两个端点,设AE=FB=
cm.
(1)若广告商要求包装盒侧面积S(cm)最大,试问
应取何值?
(2)若广告商要求包装盒容积V(cm)最大,试问
应取何值?并求出此时包装盒的高与底面边长的比值.
正确答案
解:(1)由题意知, 包装盒的底面边长为,高为
,所以包装盒侧面积为S=
=
,当且仅当
,即
时,等号成立,所以若广告商要求包装盒侧面积S(cm
)最大,
应15cm.
(2)包装盒容积V==
,
所以=
,令
得
; 令
得
,
所以当时, 包装盒容积V取得最大值,此时的底面边长为
,高为
,包装盒的高与底面边长的比值为
.
解析
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知识点
20.已知,如图四棱锥中,底面
是平行四边形,
平面
,垂足为
,
在线段
上,且
,
,
,
是
的中点,四面体
的体积为
.
(1)求异面直线与
所成角的余弦值;
(2)若点是棱
上一点,且
,求
的值。
正确答案
解法一:(1)
由已知
∴PG=4
如图所示,以G点为原点建立空间直角坐标系o—xyz,则
B(2,0,0),C(0,2,0),P(0,0,4)
故E(1,1,0)
(2)设F(0,y , z)
在平面PGC内过F点作FM⊥GC,M为垂足,则
解法二:
(1)由已知
∴PG=4
在平面ABCD内,过C点作CH//EG交AD于H,连结PH,则∠PCH(或其补角)就是异面直线GE与PC所成的角.
在△PCH中,
由余弦定理得,cos∠PCH=
(2)在平面ABCD内,过D作DM⊥GC,M为垂足,连结MF,又因为DF⊥GC
∴GC⊥平面MFD, ∴GC⊥FM
由平面PGC⊥平面ABCD,∴FM⊥平面ABCD ∴FM//PG
由GM⊥MD得:GM=GD·cos45°=
解析
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知识点
18.已知四边形ABCD满足,E是BC的中点,将△BAE沿AE翻折成
,F为
的中点.
(1)求四棱锥的体积;
(2)证明:;
(3)求面所成锐二面角的余弦值。
正确答案
(1)取AE的中点M,连结B1M,
因为BA=AD=DC=BC=a,△ABE为等边三角形,
则B1M=,又因为面B1AE⊥面AECD,
所以B1M⊥面AECD,
所以
(2)连结ED交AC于O,连结OF,因为AECD为菱形,OE=OD所以FO∥B1E,
所以。
(3)连结MD,则∠AMD=,分别以ME,MD,MB1为x,y,z轴建系,则
,
,
,
,
所以,,
,
,
设面ECB1的法向量为,
,
令x=1, ,同理面ADB1的法向量为
, 所以
,
故面所成锐二面角的余弦值为
.
解析
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知识点
14.已知正三棱柱体积为
,底面是边长为
.若
为底面
的中心,则
与平面
所成角的大小为( ).
正确答案
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知识点
15.现有一个关于平面图形的命题:如图所示,同一个平面内的两个边长都是的正方形,其中一个正方形的一个顶点在另一个正方形的中心,则这两个正方形重叠部分的面积恒为
。类比到空间,请你猜想:有两个棱长均为
的正方体,其中一个正方体的一个顶点在另一个正方体的中心,则这两个正方体重叠部分的体积恒为 ( ).
正确答案
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知识点
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