题目内容

【题目】《九章算术》是我国古代数学名著,它在几何学中的研究比西方早1000多年,在《九章算术》中,将底面为直角三角形,且侧棱垂直于底面的三棱柱称为堑堵(qian du);阳马指底面为矩形,一侧棱垂直于底面的四棱锥,鳖膈(bie nao)指四个面均为直角三角形的四面体.如图在堑堵中,,.给出下列四个结论:

①四棱锥为阳马;

②直线与平面所成角为;

③当时,异面直线与所成的角的余弦值为;

④当三棱锥体积最大时,四棱锥的外接球的表面积为.

其中,所有正确结论的序号是______.

【答案】①③④

【解析】

对于①,由堑堵的性质得,则可证平面,即四棱锥为阳马;

对于②,可知为直线与平面所成角,通过分析②不正确;

对于③,可知为异面直线与所成的角(或补角),由余弦定理得其余弦值为;

对于④,三棱锥体积为,由基本不等式可知时,最大,故可将三棱柱补成长方体,则长方体的外接球与四棱锥的外接球为同一个球,从而可求出四棱锥的外接球的表面积.

对于①,因为在三棱柱中,平面,∴,又,∴平面,即四棱锥为阳马;故①正确;

对于②,由①可知平面,∴为直线与平面所成角,

假如,则为等腰直角三角形,所以,这与在中矛盾;故②不正确;

对于③,当时,,,,,

∵,∴为异面直线与所成的角(或补角),

在中,,故③正确;

对于④,三棱锥体积为,

当且仅当时,取“”,现将三棱柱补成长方体,

则长方体的外接球与四棱锥的外接球为同一个球,

所以球的直径,所以,故④正确.

故答案为:①③④

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