(2012•厦门模拟)如图,三棱柱ADF-BCE中,四边形ABCD和正方形ABEF的边长均为2,∠ABC=60°,∠AB

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  • 解题思路:(I)分别取AD、AF的中点G、H,连接GH、MG、NH.利用三角形中位线定理结合棱柱的性质,可以证出HN与MG平行且相等,所以MNHG是平行四边形,得到MN∥GH,最后根据线面平行的判定定理,得出MN∥平面ADF;

    (II)分别过点M、N作ML⊥AB,NK⊥AB,垂足分别是L、K.由面面垂直的性质定理,可得NK⊥平面ABCD,利用含有60°的直角三角形,算出S△ABM,利用含有45°的直角三角形,算出NK的长,从而得到四面体AMNB的体积关于实数a的二次函数表达式,结合二次函数的性质,不难得到当四面体AMNB的体积最大时,实数a的值.

    (I)分别取AD、AF的中点G、H,连接GH、MG、NH

    ∵△ACD中,MG是中位线,∴MG∥CD且MG=[1/2]CD

    同理可得:HN∥AB且HN=[1/2]AB

    ∵AB∥CD且AB=CD,

    ∴HN∥MG且HN=MG,可得四边形MNHG是平行四边形

    ∴MN∥GH

    ∵GH⊆平面ADF,MN⊈平面ADF,

    ∴MN∥平面ADF;

    (II)分别过点M、N作ML⊥AB,NK⊥AB,垂足分别是L、K

    ∵平面ABCD⊥平面ABEF,平面ABCD∩平面ABEF=AB,NK⊆平面ABEF,NK⊥AB

    ∴NK⊥平面ABCD

    ∵Rt△AML中,∠MAL=∠ABC=60°,AM=a,∴ML=asin60°=

    3

    2a

    ∵Rt△NKB中,∠NBK=45°,NB=2

    2-a,∴NK=2-

    2

    2a

    因此,四面体AMNB的体积为

    V=[1/3]S△ABM•NK=[1/3]([1/2]×2×

    3

    2a)(2-

    2

    2a)=

    3

    3a-

    6

    12a2=-

    6

    12(a-

    2)2+

    6

    6(0≤a≤2)

    ∴当且仅当a=

    2时,四面体AMNB的体积最大值为

    6

    6.

    所以,当四面体AMNB的体积最大时,实数a的值为

    2.

    点评:

    本题考点: 直线与平面平行的判定;棱柱、棱锥、棱台的体积.

    考点点评: 本题主要考查线面平行的判定,面面垂直的性质,空间几何体体积的计算和二次函数的最值等知识,考查空间想象能力和计算能力,属于中档题.