题目
题型:不详难度:来源:
(1)当的长为多少时,三棱锥的体积最大;
(2)当三棱锥的体积最大时,设点,分别为棱、的中点,试在棱上确定一点,使得,并求与平面所成角的大小.
答案
解析
试题分析:(1)解法1:在如图1所示的△中,设,则.
由,知,△为等腰直角三角形,所以.
由折起前知,折起后(如图2),,,且,
所以平面.又,所以.于是
,
当且仅当,即时,等号成立
故当,即时, 三棱锥的体积最大.
解法2:同解法1,得.
令,由,且,解得.
当时,;当时,.
所以当时,取得最大值.
故当时, 三棱锥的体积最大.
(2)解法1:以D为原点,建立如图a所示的空间直角坐标系D-.
由(Ⅰ)知,当三棱锥A-BCD的体积最大时,BD=1,AD=CD=2.
于是可得D(0,0,0,),B(1,0,0),C(0,2,0),A(0,0,2)M(0,1,1)E(,1,0),且BM=(-1,1,1).
设N(0,, 0),则EN=,-1,0).因为EN⊥BM等价于EN·BM=0,即(,-1,0)·(-1,1,1)=+-1=0,故=,N(0, ,0)
所以当DN=时(即N是CD的靠近点D的一个四等分点)时,EN⊥BM.
设平面BMN的一个法向量为n=(,,),由可取=(1,2,-1)
设与平面所成角的大小为,则由,,可得
,即.
故与平面所成角的大小为
解法2:由(Ⅰ)知,当三棱锥的体积最大时,,.
如图b,取的中点,连结,,,则∥.
由(Ⅰ)知平面,所以平面.
如图c,延长至P点使得,连,,则四边形为正方形,
所以. 取的中点,连结,又为的中点,则∥,
所以. 因为平面,又面,所以.
又,所以面. 又面,所以.
因为当且仅当,而点F是唯一的,所以点是唯一的.
即当(即是的靠近点的一个四等分点),.
连接,,由计算得,
所以△与△是两个共底边的全等的等腰三角形,
如图d所示,取的中点,连接,,
则平面.在平面中,过点作于,
则平面.故是与平面所成的角.
在△中,易得,所以△是正三角形,
故,即与平面所成角的大小为
点评:本题主要考查了线面垂直的判定,折叠问题中的不变量,空间线面角的计算方法,空间向量、空间直角坐标系的运用,有一定的运算量,属中档题
核心考点
试题【如图1,,,过动点A作,垂足在线段上且异于点,连接,沿将△折起,使(如图2所示). (1)当的长为多少时,三棱锥的体积最大;(2)当三棱锥的体积最大时,设点,分】;主要考察你对空间几何体的结构特征等知识点的理解。[详细]
举一反三
(Ⅰ)求证:平面;
(Ⅱ)若已知二面角的余弦值为,求的大小.
A.60° | B.45° | C.30° | D.90° |
A.以半圆的直径所在直线为旋转轴,半圆面旋转一周形成的旋转体叫做球 |
B.一个等腰三角形绕着底边上的高所在直线旋转180º形成的封闭曲面所围成的图形叫做圆锥 |
C.用平面去截圆锥,底面与截面之间的部分叫做圆台 |
D.以矩形的一边所在直线为旋转轴,其余三边旋转形成的面所围成的旋转体叫做圆柱 |
A.16 | B. | C. | D.32 |
记点P的轨迹的长度为,则函数的图像可能是( )
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