已知矩形ABCD的长AB=4,宽AD=3,将其沿对角线BD折起,得到三棱锥A-BCD,给出下列结论:①三棱锥A-BCD体

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  • 解题思路:将矩形折叠后得到三棱锥,①四面体ABCD体积最大值为两个面互相垂直求三棱锥的底面积和高计算;

    ②求出三棱锥的外接球半径,计算表面积;

    ③连接AF,CF则AF=CF,连接DE,BE,得到DE=BE,利用等腰三角形的三线合一可得;

    ④当二面角A-BD-C为直二面角时,以C为原点CB,CD所在直线分别为x,y轴建立坐标系,借助于向量的数量积解答;

    ⑤找到二面角的平面角计算即可.

    ①四面体ABCD体积最大值为两个面互相垂直,它的体积为[1/3×

    1

    2×3×4×

    12

    5=

    24

    5];所以①正确;

    ②三棱锥A-BCD外接球的半径为[5/2],所以三棱锥A-BCD外接球的表面积为4π×(

    5

    2)2=25π;②正确;

    ③若E、F分别为棱AC、BD的中点,连接AF,CF则AF=CF,根据等腰三角形三线合一得到EF⊥AC;

    连接DE,BE,容易判断△ACD≌△ACB,得到DE=BE,所以EF⊥BD;所以③正确;

    ④当二面角A-BD-C为直二面角时,以C为原点CB,CD所在直线分别为x,y轴,则由向量的数量积可以得到直线AB、CD所成角的余弦值为[16/25];所以④正确.

    ⑤当二面角A-BD-C的大小为60°时,棱AC的长为[14/5]

    在直角三角形ABD中,AB=4,AD=3,BD=5,

    作AE⊥BD,CF⊥BD,则AE=CF=[12/5],DE=BF=[9/5],

    同理直角三角形ABC中,则EF=BD-DE-BF=[7/5],

    在平面ABD内,过F作FH∥AE,且FH=AE,连接AH,易得四边形AEFH为矩形,

    则AH=EF=[7/5],AH∥EF,

    FH⊥DB,又CF⊥DB,即有∠CFH为二面角C-BD-A的平面角,且为60°,

    即CH=CF=[12/5],

    由BD⊥平面CFH,得到BD⊥CH,

    即有AH⊥CH,

    则AC=

    AH2+CH2

    193

    5故⑤错误;

    故答案为:①②③④

    点评:

    本题考点: 棱锥的结构特征.

    考点点评: 本题考查了平面与立体几何的关系,考查了三棱锥中线线关系,二面角以及三棱锥的外接球的表面积,较综合,属于中档题,