(2013•汕头一模)如图所示的几何体为一简单组合体,其底面ABCD为矩形,PD丄平面ABCD,EC∥PD,且

(2013•汕头一模)如图所示的几何体为一简单组合体,其底面ABCD为矩形,PD丄平面ABCD,EC∥PD,且 PD=2EC.
(1)若N为线段PB的中点,求证:NE⊥PD
(2)若矩形ABCD的周长为10,PD=2,求该简单组合体的体积的最大值.
canbiao 1年前 已收到1个回答 举报

伪kk 幼苗

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解题思路:(1)连接AC、BD相较于点F,则F为BD的中点,连接NF.利用三角形的中位线定理和平行四边形的判定定理和性质定理可得NE∥FC.再利用线面垂直的性质定理可得PD⊥FC.进而得到结论.
(2)该几何体可以看成是由三棱锥P-ABD和四棱锥B-PDCE组合而成,分别计算出此两个几何体的体积,再利用基本不等式的性质就看得出.

证明:(1)连接AC、BD相较于点F,则F为BD的中点,连接NF.
又N为PB的中点,∴NF

.
1
2PD.
又∵EC∥PD,且 PD=2EC.
∴NF

.EC,
∴四边形NFCE为平行四边形,
∴NE∥FC.
∵PD丄平面ABCD,∴PD⊥FC.
∴PD⊥NE.
(2)该几何体可以看成是由三棱锥P-ABD和四棱锥B-PDCE组合而成,
∵PD⊥平面ABCD,且底面是周长为10的矩形,
设AB=x,(0<x<5).则CD=x,AD=BC=5-x.
∴S△ABD=
1
2AD×AB=[1/2x(5−x)
VP-ABD=
1
3SABD×PD=
1

1
2x(5−x)×2=
1
3x(5−x).
∵PD⊥平面ABCD,∴BC⊥PD,CD⊥PD.
又∵BC⊥CD,PD∩CD=D,∴BC⊥平面PDCE.
∴VB-PDCE=
1
3×S梯形PDCE×BC=
1

1
2(PD+CE)×CD×BC=
1

1
2×(1+2)x(5−x)=
1
2x(5−x).
∴VP-ABCD=VP-ABD+VB-PDCE=
1
3x(5−x)+
1
2x(5−x)
=
5
6x(5−x)≤
5
6(
x+5−x
2)2=
125
24].当且仅当x=5-x,0<x<5,解得x=[5/2]时取等号.
∴该简单组合体的 体积的最大值是[125/24].

点评:
本题考点: 直线与平面垂直的性质;棱柱、棱锥、棱台的体积.

考点点评: 熟练掌握三角形的中位线定理和平行四边形的判定定理和性质定理、线面垂直的性质定理、三棱锥和四棱锥的体积计算公式、基本不等式的性质是解题的关键.

1年前

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