题目内容

【题目】如图所示的矩形中, ,点为边上异于, 两点的动点,且, 为线段的中点,现沿将四边形折起,使得与的夹角为,连接, .

(1)探究:在线段上是否存在一点,使得平面,若存在,说明点的位置,若不存在,请说明理由;

(2)求三棱锥的体积的最大值,并计算此时的长度.

【答案】(1)见解析.(2)见解析.

【解析】试题分析:(1) 取线段EF的中点M,易证GM∥DF ,从而得到GM∥平面BDF;(2) 因为CF∥DE,且AE与CF的夹角为60°,故AE与DE的夹角为60°,利用等体积法表示体积,进而得到体积的最大值,及此时DE的长度.

试题解析:

(1)如图所示,取线段EF的中点M,下证GM∥平面BDF;

因为G为线段ED中点,M为线段EF的中点,

故GM为△EDF的中位线,故GM∥DF,

又GM平面BDF,DF平面BDF,故GM∥平面BDF;

(2)因为CF∥DE,且AE与CF的夹角为60°,

故AE与DE的夹角为60°,

过D作DP垂直于AE交AE于P,

因为DE⊥EF,AE⊥EF,故DP为点D到平面ABFE的距离,

设DE=x,则AE=BF=4-x,

由①知GM∥DF,

故VG-BDF=VM-BDF=VD-MBF=·S△MBF·DP=××x

=·x≤,

当且仅当4-x=x时等号成立,此时x=DE=2,

故三棱锥G-BDF的体积最大值为,此时DE的长度为2.

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