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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