
常見(jiàn)考點(diǎn)
考點(diǎn)一 體積問(wèn)題
典例1.已知長(zhǎng)方體,,分別為和的中點(diǎn),.
(1)求三棱錐體積;
(2)求證:平面平面.
變式1-1.在五面體EF﹣ABCD中,正方形CDEF所在平面與平面ABCD垂直,四邊形 ABCD為等腰梯形,AB∥CD,AD=DC=BC=AB.
(1)求證:AC⊥BF;
(2)若三棱錐A﹣BCE的體積為,求線段AB的長(zhǎng).
變式1-2.如圖,在三棱錐中,平面平面BCD,,O為BD的中點(diǎn).
(1)證明:;
(2)若是邊長(zhǎng)為2的等邊三角形,點(diǎn)E在棱AD上,且二面角的大小為,求三棱錐的體積.
變式1-3.如圖①,在平面五邊形SBCDA中,ADBC,AD⊥AB,AD=2BC=2AB,將△SAB沿AB折起到P的位置,使得平面PAB⊥底面ABCD,如圖②,且E為PD的中點(diǎn).
(1)求證:CE平面PAB;
(2)若PA=PB=6,AB=4,求三棱錐A-BCE的體積.
考點(diǎn)二 表面積問(wèn)題
典例2.如圖所示正四棱錐,,,為側(cè)棱上的點(diǎn),且,求:
(1)正四棱錐的表面積;
(2)側(cè)棱上是否存在一點(diǎn),使得平面.若存在,求的值:若不存在,試說(shuō)明理由.
變式2-1.如圖,在底面為矩形的四棱錐中,為棱上一點(diǎn),底面.
(1)證明:;
(2)若,,過(guò)作平面,垂足為,求三棱錐的側(cè)面積.
變式2-2.已知圓柱的底面半徑為,上底面圓心為,正六邊形內(nèi)接于下底面圓,
(1)試用表示圓柱的表面積和體積;
(2)若圓柱體積為,求點(diǎn)到平面的距離.
變式2-3.如圖,O是圓錐底面圓的圓心,圓錐的軸截面為等腰直角三角形,為底面圓周上一點(diǎn).
(1)若弧的中點(diǎn)為,求證:平面;
(2)如果面積是9,求此圓錐的表面積及三棱錐-體積的最大值.
鞏固練習(xí)
練習(xí)一 體積問(wèn)題
1.如圖,在直四棱柱中,底面ABCD為菱形,且,E為AB的中點(diǎn),F(xiàn)為與的交點(diǎn).
(1)求證:平面平面;
(2)若,求三棱錐的體積.
2.如圖,四棱錐中,底面ABCD為正方形,平面平面ABCD,點(diǎn)O,M,E分別是AD,PC,BC的中點(diǎn),,.
(1)求證:平面平面;
(2)求三棱錐的體積.
3.如圖所示的直四棱柱中,底面ABCD是邊長(zhǎng)為2的正方形,E,F(xiàn)分別是棱BC,CD上的點(diǎn),且BE=2EC,DF=2FC,,G在棱上,為上底面的中心,平面EFG.
(1)求的值;
(2)求三棱錐的體積.
4.如圖,在直三棱柱中,分別是的中點(diǎn),F(xiàn)是棱上的點(diǎn),滿足,是的中點(diǎn).
(1)證明:平面;
(2)求三棱錐的體積.
練習(xí)二 表面積問(wèn)題
5.如圖,在四棱錐S-ABCD中,SA⊥底面ABCD,底面ABCD是梯形,其中,且.
(1)求四棱錐S-ABCD的側(cè)面積;
(2)求平面SCD與平面SAB的夾角的余弦值.
6.如圖,幾何體是圓柱的一部分,它是由矩形(及其內(nèi)部)以邊所在直線為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)得到的封閉圖形.
(1)設(shè),,求這個(gè)幾何體的表面積;
(2)設(shè)G是弧DF的中點(diǎn),設(shè)P是弧CE上的一點(diǎn),且.求異面直線AG與BP所成角的大小.
7.如圖,在四棱錐中,底面是矩形,且,,平面,,分別是線段,的中點(diǎn).
(1)證明:;
(2)求四棱錐的表面積;
(3)求直線與平面所成角的大小.
8.已知四棱錐的底面為直角梯形,,,,且,.
(1)證明:平面平面;
(2)求四棱錐的側(cè)面積.
第三篇 立體幾何
專題08 立體幾何中的體積表面積問(wèn)題
常見(jiàn)考點(diǎn)
考點(diǎn)一 體積問(wèn)題
典例1.已知長(zhǎng)方體,,分別為和的中點(diǎn),.
(1)求三棱錐體積;
(2)求證:平面平面.
【答案】(1)
(2)證明見(jiàn)解析
【解析】
【分析】
(1)由平面,可得結(jié)合題干條件,即得解;
(2)先證明平面,平面,結(jié)合面面平行的判斷定理,即得證
(1)
由題意可知:平面,,為的中點(diǎn),
,,
,
;
(2)
∵ABCD-A1B1C1D1是長(zhǎng)方體
∴AD//BC且AD=BC
∵點(diǎn)E、F分別為CC1和BB1的中點(diǎn)
∴EF//BC且EF=BC
∴AD//EF且AD=EF
∴四邊形ADEF是平行四邊形
∴AF//DE
∵平面,平面
∴平面
又,分別是線段,的中點(diǎn)
平面,平面
平面
又
平面平面.
變式1-1.在五面體EF﹣ABCD中,正方形CDEF所在平面與平面ABCD垂直,四邊形 ABCD為等腰梯形,AB∥CD,AD=DC=BC=AB.
(1)求證:AC⊥BF;
(2)若三棱錐A﹣BCE的體積為,求線段AB的長(zhǎng).
【答案】(1)證明見(jiàn)解析
(2)AB=4
【解析】
【分析】
(1)取AB中點(diǎn)O,連CO,通過(guò)證明FC⊥面ABCD,得到FC⊥AC,再結(jié)合AC⊥BC可得答案;
(2)利用可得答案.
(1)
證明:取AB中點(diǎn)O,連CO.
∵AD=DC=BC=AB,AB∥CD,
∴四邊形AOCD為菱形,∴CO=OA=OB,∴△OCB為正三角形,
∴AC⊥BC,
∵正方形CDEF所在平面與平面ABCD垂直,
∴FC⊥面ABCD,AC?面ABCD,
∴FC⊥AC.
BC∩FC=C,∴AC⊥面BCF,
∵BF?面BCF,∴AC⊥BF.
(2)
解:設(shè)BC=x,則AB=2x,由勾股定理得AC=,
由(1)可知ED⊥面ABCD,
故,
即,解得x=2.
∴AB=4.
變式1-2.如圖,在三棱錐中,平面平面BCD,,O為BD的中點(diǎn).
(1)證明:;
(2)若是邊長(zhǎng)為2的等邊三角形,點(diǎn)E在棱AD上,且二面角的大小為,求三棱錐的體積.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析;
(2)4.
【解析】
【分析】
(1)證明平面BCD,原題即得證;
(2)過(guò)點(diǎn)E作交BD于N.過(guò)點(diǎn)N作交BC于點(diǎn)M,連接ME,求出,即得三棱錐的體積.
(1)
證明:∵,O為BD中點(diǎn),∴,
因?yàn)槠矫鍭BD,平面平面BCD,且平面平面,
∴平面BCD,∵平面BCD,∴.
(2)
解:過(guò)點(diǎn)E作交BD于N.過(guò)點(diǎn)N作交BC于點(diǎn)M,連接ME,
因?yàn)榍矣桑?)知平面BCD,
所以平面BCD, ∵平面BCD,∴
在△BCD中,∵,∴,
因?yàn)?,∴,∴平面MNE
∴
∴為所求的二面角的平面角,
∴,∴
∵,,∴,
因?yàn)?,∴?br>∵,∴.∴,∴.
∴
∴.
變式1-3.如圖①,在平面五邊形SBCDA中,ADBC,AD⊥AB,AD=2BC=2AB,將△SAB沿AB折起到P的位置,使得平面PAB⊥底面ABCD,如圖②,且E為PD的中點(diǎn).
(1)求證:CE平面PAB;
(2)若PA=PB=6,AB=4,求三棱錐A-BCE的體積.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析
(2)
【解析】
【分析】
(1)設(shè)F為PA的中點(diǎn),連接EF,F(xiàn)B,證明四邊形BCEF為平行四邊形,然后根據(jù)線面平行的判定定理進(jìn)行證明即可;
(2)設(shè)O為AB中點(diǎn),連接PO?OD,過(guò)E作EHPO交OD于點(diǎn)H,然后根據(jù)
進(jìn)行求解即可.
(1)
證明:設(shè)F為PA的中點(diǎn),連接EF,F(xiàn)B,
∵E為PD的中點(diǎn),∴EFAD且EF=AD,
又∵ADBC且AD=2BC,
∴EFBC且EF=BC,
∴四邊形BCEF為平行四邊形,
∴CEBF,
又∵BF平面PAB,CE平面PAB,
∴CE平面PAB;
(2)
如圖,設(shè)O為AB中點(diǎn),連接PO?OD,過(guò)E作EHPO交OD于點(diǎn)H,
∵PA=PB=6,AB=4,
∴PO⊥AB,即,
又∵平面PAB⊥底面ABCD,平面PAB底面ABCD=AB,
∴PO⊥底面ABCD,
又∵EHPO,∴ EH⊥底面ABCD,
∴EH是三棱錐E-ABC的底面ABC上的高,且,
又∵ADBC,AD⊥AB,BC=AB,
∴AB⊥BC,S△ABC=AB?BC×4×4=8,
所以.
VA-BCE=VE-ABC=?S△ABC?EH=×8×.
考點(diǎn)二 表面積問(wèn)題
典例2.如圖所示正四棱錐,,,為側(cè)棱上的點(diǎn),且,求:
(1)正四棱錐的表面積;
(2)側(cè)棱上是否存在一點(diǎn),使得平面.若存在,求的值:若不存在,試說(shuō)明理由.
【答案】(1);(2)存在,2.
【解析】
【分析】
(1)根據(jù)棱錐的表面積的計(jì)算公式即可求出結(jié)果;
(2)分析可得在側(cè)棱上存在一點(diǎn),使平面,滿足.證得平面平面,根據(jù)面面平行的性質(zhì)定理即可證出結(jié)論.
【詳解】
(1)正四棱錐中,,,
側(cè)面的高,
正四棱錐的表面積.
(2)在側(cè)棱上存在一點(diǎn),使平面,滿足.
理由如下:
取中點(diǎn)為,因?yàn)?,則,
過(guò)作的平行線交于,連接,.
在中,有,
平面,平面,平面,
由于,.
又由于,
平面,平面,平面,
,平面平面,得平面,
變式2-1.如圖,在底面為矩形的四棱錐中,為棱上一點(diǎn),底面.
(1)證明:;
(2)若,,過(guò)作平面,垂足為,求三棱錐的側(cè)面積.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析;(2).
【解析】
【分析】
(1)由線面垂直的性質(zhì)定理證明,結(jié)合由線面垂直判定定理證明平面,由此可證;
(2)由面面垂直的判定定理和性質(zhì)定理平面,由此求三棱錐的各個(gè)側(cè)面的面積,由此可求其側(cè)面積.
【詳解】
(1)證明:因?yàn)榈酌妫?br>所以.
在矩形中,,
因?yàn)椋?br>所以平面,
因?yàn)槠矫妫?br>所以.
(2)解:因?yàn)?,平面,所以平面?
因?yàn)槠矫妫?br>所以平面平面.
又平面平面,平面,
所以.
因?yàn)椋?br>所以為的中點(diǎn).
連接,,,易知,
所以的面積為.
又的面積為,
故三棱錐的側(cè)面積為
變式2-2.已知圓柱的底面半徑為,上底面圓心為,正六邊形內(nèi)接于下底面圓,
(1)試用表示圓柱的表面積和體積;
(2)若圓柱體積為,求點(diǎn)到平面的距離.
【答案】(1),;(2)..
【解析】
【分析】
(1)根據(jù),可求得圓柱得高h(yuǎn),再根據(jù)圓柱得表面積和體積公式即可得出答案;
(2)根據(jù)圓柱體積為,求出r,計(jì)算出和,由,利用等體積法即可求得點(diǎn)到平面的距離.
【詳解】
(1)連接,設(shè)圓柱得高為h,
因?yàn)椋瑒t,,
所以,圓柱的表面積為;
體積;
(2)連接,
,,,設(shè)點(diǎn)到平面的距離為,
由題意知,,,
,,
所以,,
,
由,,,
即點(diǎn)到平面的距離為.
變式2-3.如圖,O是圓錐底面圓的圓心,圓錐的軸截面為等腰直角三角形,為底面圓周上一點(diǎn).
(1)若弧的中點(diǎn)為,求證:平面;
(2)如果面積是9,求此圓錐的表面積及三棱錐-體積的最大值.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析;(2)表面積;的最大值為9
【解析】
【分析】
(1)證明即可;
(2)由條件可得,,然后由的面積是9求出,當(dāng)是弧中點(diǎn)時(shí),三棱錐-體積的最大,最后利用相關(guān)公式可算出答案.
【詳解】
(1) ∵是底面圓的直徑,
∴
∵弧的中點(diǎn)為,
∴
又,共面,
∴
又平面,平面,
∴平面
(2)設(shè)圓錐底面半徑為,高為,母線長(zhǎng)為,
∵圓錐的軸截面為等腰直角三角形,
∴,
由,得
∴圓錐的表面積
易知當(dāng)是弧中點(diǎn)時(shí),三棱錐-體積的最大,
且最大值為:
鞏固練習(xí)
練習(xí)一 體積問(wèn)題
1.如圖,在直四棱柱中,底面ABCD為菱形,且,E為AB的中點(diǎn),F(xiàn)為與的交點(diǎn).
(1)求證:平面平面;
(2)若,求三棱錐的體積.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析
(2)
【解析】
【分析】
(1)如圖,連接BD,根據(jù)題意可得DE⊥CD,利用線面垂直的性質(zhì)和判定定理可得DE⊥平面,進(jìn)而即可證明面面垂直;
(2)結(jié)合(1)和線面垂直的性質(zhì)和判定定理可得平面,取的中點(diǎn)G,連接GF,進(jìn)而可得平面,求出、、,利用三棱錐的體積公式計(jì)算即可.
(1)
如圖,連接BD.
在菱形ABCD中,∠BAD=60°,所以為正三角形,
因?yàn)镋為AB的中點(diǎn),所以DE⊥AB.
因?yàn)锳B//CD,所以DE⊥CD.
因?yàn)槠矫鍭BCD,平面ABCD,所以,
而,且,平面,
所以DE⊥平面.又因?yàn)槠矫鍰EF,
所以平面DEF⊥平面.
(2)
由(1)知.
因?yàn)槠矫鍭BCD,平面ABCD,所以.
而,且,平面,所以平面.
如圖,取的中點(diǎn)G,連接GF.
因?yàn)镕為的中點(diǎn),所以,所以平面.
由條件知,,,,
所以三棱錐的體積.
2.如圖,四棱錐中,底面ABCD為正方形,平面平面ABCD,點(diǎn)O,M,E分別是AD,PC,BC的中點(diǎn),,.
(1)求證:平面平面;
(2)求三棱錐的體積.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析;
(2).
【解析】
【分析】
(1)證明平面后可得面面垂直;
(2)利用棱錐體積公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換后計(jì)算.
(1)
是正方形,分別為中點(diǎn),則,
又,所以,
,平面,所以平面,
又平面,所以平面平面;
(2)
平面平面ABCD,,平面,平面平面,
所以平面,
是中點(diǎn),
所以.
3.如圖所示的直四棱柱中,底面ABCD是邊長(zhǎng)為2的正方形,E,F(xiàn)分別是棱BC,CD上的點(diǎn),且BE=2EC,DF=2FC,,G在棱上,為上底面的中心,平面EFG.
(1)求的值;
(2)求三棱錐的體積.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】
(1)連接,,則,連接AC,BD,設(shè),連接,易知,再根據(jù)平面EFG,利用線面平行的性質(zhì)定理得到求解;
(2)利用等體積法,由求解.
(1)
解:如圖所示,連接,,
因?yàn)闉樯系酌娴闹行?,所以?br>連接AC,BD,設(shè),連接,則,
設(shè),由BE=2EC,DF=2FC,可得,
因?yàn)槠矫鍱FG,所以平面EFG,
又因?yàn)槠矫妫?br>記平面平面EFG=HG,則,
所以.
(2)
因?yàn)椋杂桑?)的證明可知,可知CG=1,
又由BE=2EC及BC=2,可知,
所以,
所以三棱錐的體積為.
4.如圖,在直三棱柱中,分別是的中點(diǎn),F(xiàn)是棱上的點(diǎn),滿足,是的中點(diǎn).
(1)證明:平面;
(2)求三棱錐的體積.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析
(2)
【解析】
【分析】
(1)取的中點(diǎn),得到且,證得且,得到,結(jié)合線面平行的判定定理,即可證得平面.
(2)根據(jù)題意先證得平面,得到點(diǎn)到平面的距離,結(jié)合和錐體的體積公式,即可求解.
(1)
證明:如圖所示,取的中點(diǎn),連接,
因?yàn)榉謩e是的中點(diǎn),所以且,
又因?yàn)槭堑闹悬c(diǎn),所以且,
所以且,所以四邊形是平行四邊形,所以,
又因?yàn)槠矫?,平面,所以平面?
(2)
解:由直三棱柱中,可得,
又由,且,平面,
所以平面,
又因?yàn)槠矫?,且?br>所以點(diǎn)到平面的距離,
由,
所以三棱錐的體積為.
練習(xí)二 表面積問(wèn)題
5.如圖,在四棱錐S-ABCD中,SA⊥底面ABCD,底面ABCD是梯形,其中,且.
(1)求四棱錐S-ABCD的側(cè)面積;
(2)求平面SCD與平面SAB的夾角的余弦值.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】
(1)根據(jù)垂直關(guān)系依次求解每個(gè)側(cè)面三角形邊長(zhǎng)和面積即可得解;
(2)建立空間直角坐標(biāo)系,利用向量法求解.
(1)
由題可得:,則,
SA⊥底面ABCD,所以,
SA平面SAB,平面SAB⊥底面ABCD,交線,
所以BC⊥平面SAB,BC⊥BS,
,
所以四棱錐的側(cè)面積
(2)
以A為原點(diǎn),建立空間直角坐標(biāo)系如圖所示:
設(shè)平面SCD的法向量,
,取
所以
取為平面SAB的的法向量
所以平面SCD與平面SAB的夾角的余弦值.
6.如圖,幾何體是圓柱的一部分,它是由矩形(及其內(nèi)部)以邊所在直線為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)得到的封閉圖形.
(1)設(shè),,求這個(gè)幾何體的表面積;
(2)設(shè)G是弧DF的中點(diǎn),設(shè)P是弧CE上的一點(diǎn),且.求異面直線AG與BP所成角的大小.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】
(1)將幾何體的表面積分成上下兩個(gè)扇形、兩個(gè)矩形和一個(gè)圓柱形側(cè)面的一部分組成,分別求出后相加即可;
(2)先根據(jù)條件得到面,通過(guò)平移將異面直線轉(zhuǎn)化為同一個(gè)平面內(nèi)的直線夾角即可
(1)
上下兩個(gè)扇形的面積之和為:
兩個(gè)矩形面積之和為:4
側(cè)面圓弧段的面積為:
故這個(gè)幾何體的表面積為:
(2)
如下圖,將直線平移到下底面上為
由,且,,可得:面
則
而G是弧DF的中點(diǎn),則
由于上下兩個(gè)平面平行且全等,則直線與直線的夾角等于直線與直線的夾角,即為所求,則
則直線與直線的夾角為
7.如圖,在四棱錐中,底面是矩形,且,,平面,,分別是線段,的中點(diǎn).
(1)證明:;
(2)求四棱錐的表面積;
(3)求直線與平面所成角的大小.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析
(2)
(3)
【解析】
【分析】
(1)由勾股定理逆定理可得,由線面垂直的性質(zhì)可得,由線面垂直的判定定理可證明面即可求證;
(2)證明,,分別求五個(gè)面的面積之和即可求解;
(3)利用三棱錐等體積求出點(diǎn)到平面的距離為,設(shè)直線與平面所成角為,求出的值即可得角.
(1)
底面是矩形,且,,,分別是線段,的中點(diǎn),
連接,則,且,
因?yàn)?,所以,所以?br>因?yàn)槠矫妫?,所以?br>因?yàn)椋悦妫?br>因?yàn)槊?,所?
(2)
因?yàn)槠矫?,面,所以?br>因?yàn)?,,所以面?br>因?yàn)槊?,所以?br>因?yàn)槠矫?,面,所以?br>因?yàn)椋?,所以面?br>因?yàn)槊?,所以?br>;;
;;
;
所以四棱錐的表面積為.
(3)
連接,,,
,
所以,
設(shè)點(diǎn)到平面的距離為,
由可得,
因?yàn)?,,?br>因?yàn)?,所以?br>所以,
所以,可得,
設(shè)直線與平面所成角為,
則,
所以直線與平面所成角為.
8.已知四棱錐的底面為直角梯形,,,,且,.
(1)證明:平面平面;
(2)求四棱錐的側(cè)面積.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析;(2).
【解析】
【分析】
(1)由平面得,再結(jié)合幾何關(guān)系得,進(jìn)而平面,再根據(jù)判定定理即可得平面平面.
(2)由(1)知平面四棱錐的四個(gè)側(cè)面均為直角三角形,再計(jì)算即可得答案.
【詳解】
(1)由,知,故,
又,,,平面,
所以平面.
因?yàn)槠矫?,所?
又在直角梯形中,易求得,
所以,故.
又,,平面,
所以平面.
又平面,
所以平面平面.
(2)由(1)知平面四棱錐的四個(gè)側(cè)面均為直角三角形,
所以,,,
.
故四棱錐的側(cè)面積為.
這是一份備戰(zhàn)2024年高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題08數(shù)列中的新定義問(wèn)題(原卷版+解析),共29頁(yè)。試卷主要包含了“取整與取最值”數(shù)列,“新定義”數(shù)列等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份備戰(zhàn)2024年高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題08利用導(dǎo)數(shù)處理極值點(diǎn)偏移問(wèn)題(原卷版+解析),共39頁(yè)。試卷主要包含了極值點(diǎn)偏移問(wèn)題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份備戰(zhàn)2024年高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題07立體幾何中的最值問(wèn)題(原卷版+解析),共44頁(yè)。試卷主要包含了最大值問(wèn)題,最小值問(wèn)題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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