题目内容

【题目】如图,在平行四边形中,为边的中点,将沿直线翻折成,设为线段的中点.则在翻折过程中,给出如下结论:

①当不在平面内时,平面

②存在某个位置,使得

③线段的长是定值;

④当三棱锥体积最大时,其外接球的表面积为

其中,所有正确结论的序号是______.(请将所有正确结论的序号都填上)

【答案】①③④

【解析】

DC的中点N,连接NMNB,;MNA1DNBDE,所以面MNB∥面A1DE,所以MB∥面A1DE

用反证法,假设存在某个位置,使DEA1C,在△CDE中,由勾股定理易知,CEDE,再由线面垂直的判定定理可知,DE⊥面A1CE,所以DEA1E,与已知相矛盾;

可知,可得MNNB和∠MNB均为定值,在△MNB中,由余弦定理可知,MB2MN2+NB22MNNBcosMNB,所以线段BM的长是定值;

④当体积最大时,平面平面,可得平面,设外接球球心为,半径为,根据球的性质可知,即可求出半径,计算球的表面积.

DC的中点N,连接NMNB,如图,

MNA1DNBDE,且MNNBNA1DDED,所以面MNB∥面A1DE,所以MB∥面A1DE,即正确;

MN=定值;NBDE,且NBDE=定值,所以∠MNB=∠A1DE=定值,

假设存在某个位置,使DEA1C.由AB2AD2BAD60°可求得DE1,所以CE2+DE2CD2,即CEDE因为A1CCEC,所以DE⊥面A1CE,因为A1EA1CE,所以DEA1E,与已知相矛盾,即错误;

可知,MNA1DMN=定值;NBDE,且NBDE=定值,所以∠MNB=∠A1DE=定值,由余弦定理得,MB2MN2+NB22MNNBcosMNB,所以BM的长为定值,即正确;

④当平面平面时,三棱锥体积最大,此时因为,是平面与平面的交线,所以平面,设正三角形中心为,棱锥外接球球心为,半径为,则,设交于,连接,如图:

易知,由题意可知为边长为1的等边三角形,,

则有,


所以,故球的表面积为,即④正确.

故答案为:①③④.

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