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2011年普通高等学校招生全国统一考试(江西卷):理数第22题

  2016-10-28 16:58:40  

(2011江西卷计算题)

(本题满分14分)

(1)如图,

对于任一给定的四面体,找出依次排列的四个相互平行的平面使得,且其中每相邻两个平面间的距离都相等;

(2)给定依次排列的四个相互平行的平面,其中每相邻两个平面间的距离都为1,若一个正四面体的四个顶点满足:,求该正四面体的体积。

【出处】
2011年普通高等学校招生全国统一考试(江西卷):理数第22题
【答案】

(1)如图所示,

的三等分点的中点的中点,过三点作平面

过三点作平面,因为,所以平面∥平面

再过点分别作平面与平面平行,那么四个平面依次相互平行,

由线段被平行平面截得的线段相等知,其中每相邻两个平面间的距离相等。

为所求平面。

(2)如图,现将此正四面体置于一个正方体中(或者说,

在正四面体的四个面外侧各镶嵌一个直角正三棱锥,得到一个正方体),分别是的中点,

是两个平行平面,若其距离为,则四面体即为满足条件的正四面体.

如图是正方体的上底面,现设正方体的棱长为

,则有

,得

于是正四面体的棱长,其体积。(即等于一个棱长为的正方体割去四个直角正三棱锥后的体积)

解读

如图为三个平行的平面,平面间距离相等,直线与三个平面的交点为,则。由此可得题目所求这四个平面应有的性质:平面与棱的交点为等分点。

【解析】

本题考查正四面体体积和四面体的相关位置关系。

(1)将直线三等分,其中另两个分点依次为,连接,作平行于的平面,分别过,即为。同理,过点作平面即可得出结论。

(2)可设正方体的棱长为,若,则有,又可由三角形相似得,可解出,继而可求出棱长,从而可求出体积。

【考点】
空间几何体点、直线、平面的位置关系


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