(2012•河北模拟)如图,矩形ABCD中,AB=3,BC=4.E,F分别在线段BC和AD上,EF∥AB,将矩形ABEF

(2012•河北模拟)如图,矩形ABCD中,AB=3,BC=4.E,F分别在线段BC和AD上,EF∥AB,将矩形ABEF沿EF折起.记折起后的矩形为MNEF,且平面MNEF⊥平面ECDF.

(Ⅰ)求证:NC∥平面MFD;
(Ⅱ)若EC=3,求证:ND⊥FC;
(Ⅲ)求四面体NFEC体积的最大值.
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伏龙芝 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)先证明四边形MNCD是平行四边形,利用线面平行的判定,可证NC∥平面MFD;
(Ⅱ)连接ED,设ED∩FC=O.根据平面MNEF⊥平面ECDF,且NE⊥EF,可证NE⊥平面ECDF,从而可得FC⊥NE,进一步可证FC⊥平面NED,利用线面垂直的判定,可得ND⊥FC;
(Ⅲ)先表示出四面体NFEC的体积,再利用基本不等式,即可求得四面体NFEC的体积最大值.

(Ⅰ)证明:因为四边形MNEF,EFDC都是矩形,
所以MN∥EF∥CD,MN=EF=CD.
所以四边形MNCD是平行四边形,…(2分)
所以NC∥MD,…(3分)
因为NC⊄平面MFD,所以NC∥平面MFD.…(4分)
(Ⅱ)证明:连接ED,设ED∩FC=O.
因为平面MNEF⊥平面ECDF,且NE⊥EF,
所以NE⊥平面ECDF,…(5分)
因为FC⊂平面ECDF,
所以FC⊥NE.…(6分)
又EC=CD,所以四边形ECDF为正方形,所以 FC⊥ED.…(7分)
所以FC⊥平面NED,…(8分)
因为ND⊂平面NED,
所以ND⊥FC.…(9分)
(Ⅲ)设NE=x,则EC=4-x,其中0<x<4.
由(Ⅰ)得NE⊥平面FEC,所以四面体NFEC的体积为VNFEC=
1
3S△EFC•NE=
1
2x(4−x). …(11分)
所以VNFEC≤
1
2[
x+(4−x)
2]2=2. …(13分)
当且仅当x=4-x,即x=2时,四面体NFEC的体积最大. …(14分)

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;直线与平面平行的判定.

考点点评: 本题考查线面平行,考查线面垂直,考查三棱锥体积的计算,考查基本不等式的运用,掌握线面平行,线面垂直的判定方法,正确表示四面体NFEC的体积是关键.

1年前

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