高中数学。几何问题 不要用空间向量证。
(2012•湖北)如图1,∠ACB=45°,BC=3,过动点A作AD⊥BC,垂足D在线段BC上且异于点B,连接AB,沿AD将△ABD折起,使∠BDC=90°(如图2所示),
(1)当BD的长为多少时,三棱锥A-BCD的体积最大;
(2)当三棱锥A-BCD的体积最大时,设点E,M分别为棱BC,AC的中点,试在棱CD上确定一点N,使得EN⊥BM,并求EN与平面BMN所成角的大小.
(1)解析:∵∠ACB=45°,BC=3,动点A沿AC边移动时,作AD⊥BC,垂足D在线段BC上且异于点B,连接AB,沿AD将△ABD折起,使∠BDC=90°
可见,0<高AD<BC
设AD=x==>AD=DC=x,BD=3-x
V(A-BCD)=1/3*x*1/2*x(3-x) (0<x<3)
令f(x)=-1/6x^3+1/2x^2==> f’(x)=-1/2x^2+x=0==>x1=2,x2=0
∴函数f(x)在x1处取极大值f(2)=-4/3+2=2/3,在x2处取极小值
∴当BD的长为1时,三棱锥A-BCD的体积最大为2/3
(2)解析:当三棱锥A-BCD的体积最大时,AD=DC=2,BD=1
∵点E,M分别为棱BC,AC的中点
过M作MF⊥DC交DC于F,∴F为DC中点
连接BF,过E作EN ⊥BF交DC于N
∴BM⊥EN
∵∠BDC=90°,∴∠EFD=90°
∵BD=DF=1,∴BF=√(BD^2+DF^2)= √2,∠BFD=∠BFE=45°
∴∠FNE=∠FEN=45°==>EF=FN=1/2,NE=√2/2
MF=1,BM=√(BF^2+MF^2)= √3
BC=√(BD^2+DC^2)=√5,AB=√5,AC=2√2
过E作EG⊥BM交BM于G,G为BM中点
BN=√(AD^2+DN^2)=√5/2,MN=√(MF^2+FN^2)=√5/2
∴BN=MN
连接NG,∴NG⊥BM
GE=√(BE^2-BG^2)=√2/2,MN=√(BN^2-BG^2)=√2/2
∴GE=GN=EN
⊿ENG为等边三角形
∵BM⊥面NEG
∴∠ENG为EN与平面BMN所成角,其大小为60°
对x³-6x²+9x求导,得y=3x²-12x+9=3(x-1)(x-3)
当x<1或x>3时,原函数递增;当1<x<3时,原函数递减。
因此在区间(0,1)内,当且仅当x=1时 原函数有最大值,此时V=1/2 x 1 x 2 x 2 =2
(2) 第二题用几何麻烦死。。。。 用向量很简单。。。。 或者用空间坐标也行。