三棱柱:2013年文数全国卷B题18

三棱柱:2013年文数全国卷B题18(12分)

如图,直三棱柱 ABC-A_1B_1C_1 中,D,E 分别是 AB,BB_1 的中点.

(I)证明∶BC_1//平面 A_1CD;

(Ⅱ)设 AA_1=AC=CB=2, AB=2\sqrt{2} ,求三棱锥 C-A_1DE 的体积.

2013年文数全国卷B

【解答问题I】

连接 AC_1, 记 AC_1,A_1C 的交点为 Q.

连接 DQ.

ABC-A_1B_1C_1 是直三棱柱,

A_1ACC_1 是矩形,∴ QA_1C,\,AC_1的中点;

QAC_1 中点,DAB 中点,

DQ\triangle ABC_1 的中位线,DQ // BC_1

DQ // BC_1, DQ \subset 平面 A_1CD,

BC_1//平面 A_1CD. 证明完毕.


【解答问题Ⅱ】

AA_1=AC=CB=2, AB=2\sqrt{2}

A_1ACC_1 是正方形,\triangle ABC 是等腰直角三角形;

DAB 的中点,∴ CD \perp AB, CD=\sqrt{2}

ABC-A_1B_1C_1 是直三棱柱, ∴ BB_1 \perp CD,

CD \perp 平面 A_1ABB_1

S_{A_1DE} = S_{AA_1BB_1} - S_{\triangle A_1AD} - S_{\triangle A_1B_1E} - S_{\triangle BDE}

D,EAB, BB_1 的中点,

S_{A_1DE} = \dfrac {3} {8} S_{AA_1BB_1} = \dfrac {3} {2} \sqrt{2}

V_{C-A_1DE} = \dfrac {1} {3} S_{A_1DE} \cdot CD = 1.


【提炼与提高】

本题第1问,由中位线性质推出线线平行,再由线线平行推出线面平行。这在立体几何中是相当常用的一条思路。

成功解答第1问的关键有两点:

(1)具备一定的空间想象力,能迅速看出几个面的特征;

(2)熟悉平面几何中的相关定理。

第2问求四面体的体积,也是比较基础的问题。关键是要迅速地求出 \triangle A_1DE 的面积。

D,E 两点分别是 AB,BB_1 的中点,

S_{\triangle A_1AD} = \dfrac {1} {4} S_{A_1ABB_1}

S_{\triangle A_1B_1E} = \dfrac {1} {4} S_{A_1ABB_1}

S_{\triangle BDE} = \dfrac {1} {8} S_{A_1ABB_1}

S_{\triangle A_1DE} = \dfrac {3} {8} S_{A_1ABB_1}

矩形中的这个三角形,在最近十年的高考题中出现了多次。其求法也并不复杂,用到的时候一定要能迅速反应,不要犹豫拖延.


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