- 柱、锥、台、球的结构特征
- 共3509题
如图,圆柱内有一个三棱柱
,三棱柱的底面为圆柱底面的内接三角形,且AB是圆O直径。
(Ⅰ)证明:平面平面
;
(Ⅱ)设AB=,在圆柱
内随机选取一点,记该点取自于三棱柱
内的概率为
。
(i)当点C在圆周上运动时,求的最大值;
(ii)记平面与平面
所成的角为
,当
取最大值时,求
的值。
正确答案
(Ⅰ)因为平面ABC,
平面ABC,所以
,
因为AB是圆O直径,所以,又
,所以
平面
,
而平面
,所以平面
平面
。
(Ⅱ)(i)设圆柱的底面半径为,则AB=
,故三棱柱
的体积为
=
,又因为
,
所以=
,当且仅当
时等号成立,
从而,而圆柱的体积
,
故=
当且仅当
,即
时等号成立,
所以的最大值是
。
(ii)由(i)可知,取最大值时,
,于是以O为坐标原点,建立空间直角坐标系
(如图),则C(r,0,0),B(0,r,0),
(0,r,2r),
因为平面
,所以
是平面
的一个法向量,
设平面的法向量
,由
,故
,
取得平面
的一个法向量为
,因为
,
所以。
将半径都为2的4个钢球完全装入形状为正四面体的容器里,这个正四面体的高的最小值为 .
正确答案
略
(本小题满分12分) 如图正三棱柱各条棱长均为1,D是侧棱
中点。
(I)求证:平面
(II)求平面
(Ⅲ)求点
正确答案
(2) (3)
略
在三棱锥
中,
是边长为
的正三角形,平面
平面
,
,
、
分别为
、
的中点,
(1)证明:;
(2)求二面角的大小;
(3)求点到平面
的距离.
正确答案
arctan2,
.解:(Ⅰ)取AC中点D,连结SD、DB.
∵SA=SC,AB=BC,∴AC⊥SD且AC⊥BD,∴AC⊥平面SDB,又SB
平面SDB,
∴AC⊥SB.
(Ⅱ)∵AC⊥平面SDB,AC平面ABC,∴平面SDB⊥平面ABC.
过N作NE⊥BD于E,NE⊥平面ABC,
过E作EF⊥CM于F,连结NF,
则NF⊥CM.
∴∠NFE为二面角N-CM-B的平面角.
∵平面SAC⊥平面ABC,SD⊥AC,∴SD⊥平面ABC.
又∵NE⊥平面ABC,∴NE∥SD.
∵SN=NB,∴NE=SD=
=
=
,且ED=EB.
在正△ABC中,由平几知识可求得EF=MB=
,在Rt△NEF中,tan∠NFE=
=2
,∴二面角N—CM—B的大小是arctan2
(Ⅲ)在Rt△NEF中,NF==
,
∴S△CMN=CM·NF=
,S△CMB=
BM·CM=2
.
设点B到平面CMN的距离为h,
∵VB-CMN=VN-CMB,NE⊥平面CMB,∴S△CMN·h=
S△CMB·NE,
∴h==
.即点B到平面CMN的距离为
(本小题满分14分)
(本题14分).如图所示,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,
底面边长和侧棱长都是2,D是侧棱CC1上任意一点,E是
A1B1的中点.
(1)求证:A1B1//平面ABD.
(2)求证:
(3)求三棱锥C-ABE的体积.
正确答案
(Ⅰ)见解析 (Ⅱ) 见解析(Ⅲ)
(1)证明:在正三棱柱ABC-A1B1C1中,∵A1B1//AB,
AB在平面ABD内,A1B1不在平面ABD内,
∴A1B1//平面ABD.………………………………………5分
(2) 证明:取AB中点F,连接EF,CF,
则CF^AB,EF^AB……………………8分
∵∴
……………………9分
∴…………10分
(3)解: 14分
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