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2022年高考数学乙卷-文18

  2022-12-16 17:37:55  

(12分)如图,四面体ABCD中,ADCDAD=CDADB=BDCEAC的中点.
(1)证明:平面BED平面ACD
(2)设AB=BD=2ACB=60,点FBD上,当ΔAFC的面积最小时,求三棱锥FABC的体积.

分析:(1)易证ΔADBΔCDB,所以ACBE,又ACDE,由线面垂直的判定定理可得AC平面BED,再由面面垂直的判定定理即可证得平面BED平面ACD
(2)由题意可知ΔABC是边长为2的等边三角形,进而求出BE=3AC=2AD=CD=2DE=1,由勾股定理可得DEBE,进而证得DE平面ABC,连接EF,因为AF=CF,则EFAC,所以当EFBD时,EF最短,此时ΔAFC的面积最小,求出此时点F到平面ABC的距离,从而求得此时三棱锥FABC的体积.
证明:(1)AD=CDADB=BDCBD=BD
ΔADBΔCDB
AB=BC,又EAC的中点.
ACBE
AD=CDEAC的中点.
ACDE,又BEDE=E
AC平面BED
AC平面ACD
平面BED平面ACD
解:(2)由(1)可知AB=BC
AB=BC=2ACB=60ΔABC是等边三角形,边长为2,
BE=3AC=2AD=CD=2DE=1
DE2+BE2=BD2DEBE
DEACACBE=E
DE平面ABC
由(1)知ΔADBΔCDBAF=CF,连接EF,则EFAC
SΔAFC=12×AC×EF=EF
EFBD时,EF最短,此时ΔAFC的面积最小,
过点FFGBE于点G,则FG//DEFG平面ABC
EF=DE×BEBD=32
BF=BE2EF2=32FG=EF×BFBE=34
三棱锥FABC的体积V=13×SΔABC×FG=13×34×22×34=34

点评:本题主要考查了面面垂直的判定定理,考查了三棱锥的体积公式,同时考查了学生的空间想象能力与计算能力,是中档题.

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