题目内容

已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1.给出下列五个命题:
①对角线AC1被平面A1BD和平面B1CD1三等分;
②正方体的内切球、与各条棱相切的球、外接球的表面积之比为1:2:3;
③以正方体的顶点为顶点的四面体的体积都是
1
6
;
④正方体与以A为球心,1为半径的球的公共部分的体积是
π
6
;
⑤在正方形ABCD内,到顶点A与棱A1B1的距离相等的点的轨迹为一段抛物线.
其中正确命题的序号为①②④将你认为正确命题的序号都填上).
考点:命题的真假判断与应用
专题:简易逻辑
分析:①如图所示,假设对角线AC1与平面A1BD相交于点M,可得AM⊥平面A1BD.可得
1
3
AM•
3
4
×(
2
)2
=
1
3
×
1
2
×12×1
,解得AM=
1
3
AC1
,即可判断出;
②设正方体的内切球、与各条棱相切的球、外接球的半径分别为
1
2
,
2
2
,
3
2
.即可得出表面积之比;
③而以A1,B,D,C1为顶点的三棱锥的体积V=13-4×
1
6
=
1
3
,不是
1
6
,即可判断出;
④正方体与以A为球心,1为半径的球的公共部分的体积V=
1
8
×
4π
3
×13
=
π
6
;
⑤以DA、DC、DD1分别为x、y、z轴建立空间直角坐标系,在正方形ABCD内,到顶点A与棱A1B1的距离相等的点P(x,y,0)的轨迹为::
(1-x)2+y2
=
1+(1-x)2
,化为y=1(0≤x≤1),为线段BC,即可判断出.
解答: 解:①如图所示,假设对角线AC1与平面A1BD相交于点M,可得AM⊥平面A1BD.∴
1
3
AM•
3
4
×(
2
)2
=
1
3
×
1
2
×12×1
,解得AM=
3
3
=
1
3
AC1
,
因此对角线AC1被平面A1BD和平面B1CD1三等分,正确;
②设正方体的内切球、与各条棱相切的球、外接球的半径分别为
1
2
,
2
2
,
3
2
.因此表面积之比=4π(
1
2
)2
:4π(
2
2
)2
:4π(
3
2
)2
=1:2:3,正确;
③而以A1,B,D,C1为顶点的三棱锥的体积V=13-4×
1
6
=
1
3
,不是
1
6
,不正确;
④正方体与以A为球心,1为半径的球的公共部分的体积V=
1
8
×
4π
3
×13
=
π
6
,正确;
⑤以DA、DC、DD1分别为x、y、z轴建立空间直角坐标系,在正方形ABCD内,到顶点A与棱A1B1的距离相等的点P(x,y,0)的轨迹为:
(1-x)2+y2
=
1+(1-x)2
,化为y=1(0≤x≤1),为线段BC,不正确.
故答案为:①②④.
点评:本题考查立体几何线线、线面、面面位置关系及体积计算等知识,考查了空间想象能力,考查了计算能力,属于较难题.
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