题目内容
【题目】如图,正三棱柱
中
为
的中点。
(1)求证:
;
(2)若点
为四边形
内部及其边界上的点,且三棱锥
的体积为三棱柱
体积的
,试在图中画出
点的轨迹,并说明理由。
![]()
【答案】(1)见解析(2)见解析
【解析】
(1)取
的中点
,连接
,由
为正三角形可得
,又
,从而可得
平面
,所以
.在正方形
中可证得
,然后根据线面垂直的判定定理得到
平面
,故得
.(2)取
中点
,连接
,则线段
为点
的运动轨迹,然后根据线面平行的性质可证得结论成立.
解法一:(1)证明:取
的中点
,连接
,
∵
平面
,
平面
,
∴
.
∵
为正三角形,
为
的中点,
∴
,
又∵
平面
,
,
∴
平面
,
又
平面
,
∴![]()
在正方形
中,可得
,
∴
,
又∵
,
∴
,故
,
又
,
平面
,
∴
平面
,
∵
平面
,
∴
.
![]()
(2)取
中点
,连接
,则线段
为点
的运动轨迹.理由如下:
∵
,
平面
,
平面
,
∴
平面
,
∴
到平面
的距离为
.
![]()
∴
.
故线段
为点
的运动轨迹.
解法二:(1)证明:取
的中点
,连接
,
∵
为正三角形,
为
的中点,
∴
.
∵在正三棱柱中,平面
平面
,平面
平面
,
平面
,
∴
平面
,
∴
.
在正方形
中,因为
,
∴
,
![]()
又
,
∴
,
∴
,
又
,
平面
,
∴
平面
,
又
,
∴
.
(2)取
中点
,连接
,则线段
为点
的运动轨迹.理由如下:
设三棱锥
的高为
,
依题意得
,
∴
.
∵
分别为
中点,
∴
,
又
平面
,
平面
,
∴
平面
,
∴点
到平面
的距离为
.
故线段
为点
的运动轨迹.
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