题目内容
【题目】如图,圆柱的轴截面是边长为2的正方形,点P是圆弧上的一动点(不与重合),点Q是圆弧的中点,且点在平面的两侧.
(1)证明:平面平面;
(2)设点P在平面上的射影为点O,点分别是和的重心,当三棱锥体积最大时,回答下列问题.
(i)证明:平面;
(ii)求三棱锥的体积.
【答案】(1)证明见解析(2)(i)证明见解析(ii)
【解析】
(1)由,可得平面,即可证明;
(2)(i)连接并延长交于点M,连接并延长交于点N,连接,利用平行线分线段成比例可得,即可得得证;
(ii)根据即可求解.
(1)证明:因为是轴截面,
所以平面,所以,
又点P是圆弧上的一动点(不与重合),且为直径,
所以,
又,平面,平面,
所以平面,平面,
故平面平面.
(2)当三棱锥体积最大时,点P为圆弧的中点.所以点O为圆弧的中点,
所以四边形为正方形,且平面.
(i)证明:连接并延长交于点M,连接并延长交于点N,连接,
则,
因为分别为三角形的重心,所以,
所以,
所以,
又平面,平面,
所以平面.
(ii)因为平面,
所以,
又,,
所以平面,
因为,
所以平面,即平面,即是三棱锥的高.
又,,
所以.
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