解答题半径为R的球O的截面BCD把球面面积分为两部分,截面圆O1的面积为12π,2OO1=R,BC是截面圆O1的直径,D是圆O1上不同于B,C的一点,CA是球O的一条直径.
(1)求证:平面ADC⊥平面ABD;
(2)求三棱锥A-BCD的体积最大值;
(3)当D分的两部分的比:=1:2时,求D点到平面ABC的距离.
网友回答
(1)证明:连OO1,则OO1⊥面BDC,△ABC中,OO1∥AB,∴AB⊥面BCD.
∵CD在面BCD内,∴AB⊥DC
又由题意知BD⊥DC且AB∩BD=B,∴CD⊥面ABD
∵CD?面ACD,
∴平面ADC⊥平面ABD;
(2)解:∵R=2OO1,S圆O1=12π,∴O1C=2.
在△O1OC中,OO12+O1C2=R2,∴R=4,OO1=2
∵AB=2OO1,∴AB=4
∵AB⊥面BDC,∴要使VA-BCD取最大,则需S△BCD取最大.
S△BCD=BD?CD≤==12(当且仅当BD=CD时取“=”)
∴(S△BCD)max=12.
∴三棱锥A-BCD的体积最大值=16;
(3)解:由(1)可知AB⊥面BCD.
又∵AB?面ABC,∴面ABC⊥面BCD,
∵面ABC∩面BCD=BC,在平面BDC中,作DE⊥BC于E,则DE⊥面ABC,
又由题设当弧BD:弧DC=1:2时,可知∠BO1D=60°,∠DO1C=120°,
∴BD=2,CD=6.
在Rt△BDC中,由BD?CD=BC?DE,可得=,
故D点到平面ABC的距离为.解析分析:(1)连OO1,则OO1⊥面BDC,利用OO1∥AB,可得AB⊥面BCD,进而可证明CD⊥面ABD,即可证得平面ADC⊥平面ABD;(2)AB⊥面BDC,要使VA-BCD取最大,则需S△BCD取最大;(3)先证明面ABC⊥面BCD,在平面BDC中,作DE⊥BC于E,则DE⊥面ABC,由此可求D点到平面ABC的距离.点评:本题考查面面垂直,考查三棱锥体积的计算,考查点到面距离的计算,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.