如图所示的多面体V-ABCD,它的正视图为直角三角形,侧视图为等腰三角形,俯视图的边界为正方形(尺寸如图所示,单位:cm).(I)求多面体V-ABCD的表面积;(II

发布时间:2020-08-04 18:06:48

如图所示的多面体V-ABCD,它的正视图为直角三角形,侧视图为等腰三角形,俯视图的边界为正方形(尺寸如图所示,单位:cm).
(I)求多面体V-ABCD的表面积;
(II)设,是否存在实数λ使得平面VCD与平面EAC所成的锐角为30°?若存在,求出实数λ的值;若不存在,请说明理由.

网友回答

解:(I)由题意,S△VAB=,S正方形ABCD=2×2=4
在△VBC中,BC=2,VB=,且VB⊥BC,∴S△VBC=
同理可得S△VAD=
在△VCD中,VC=VD=3,CD=2,∴S△VCD=
∴多面体V-ABCD的表面积为6+2+2;
(II)设AB,CD的中点为O,F,连接VO,OF,则OB,OF,OV两两垂直,以O为原点,OB,OF,OV所在直线为x,y,z轴,建立空间直角坐标系
则A(-1,0,0),B(1,0,0),C(1,2,0),D(-1,2,0),V(0,0,2),E(,0,1)
设平面VCD的一个法向量为=(x,y,z)
∵=(-1,-2,2),=(-2,0,0)
∴由可得,∴可取=(0,1,1)
设平面EAC的一个法向量为=(x′,y′,z′)
∵=(λ,0,-2λ),=(-1,0,-2)
∴==(-1-λ,0,2λ-2)
∵=(2,2,0)
∴,∴可取=(2λ-2,-2λ+2,λ+1)
∵平面VCD与平面EAC所成的锐角为30°
∴cos<,>==
∴25λ2-30λ+9=0
∴λ=
∴存在λ=,使得平面VCD与平面EAC所成的锐角为30°
解析分析:(I)多面体V-ABCD的表面积为S△VAB+S正方形ABCD+S△VAD+S△VCD,即可得到结论;(II)设AB,CD的中点为O,F,连接VO,OF,则OB,OF,OV两两垂直,以O为原点,OB,OF,OV所在直线为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,确定平面VCD与平面EAC的法向量,利用平面VCD与平面EAC所成的锐角为30°,即可求得结论.

点评:本题考查多面体的表面积,考查向量知识的运用,考查学生的计算能力,属于中档题.
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