如图甲,⊙O的直径AB=2,圆上两点C、D?在直径AB?的两侧,使.沿直径AB?折起,使两个半圆所在的平面互相垂直(如图乙),F?为BC的中点,E?为AO?的中点.根据图乙解答下列各题:
(1)求三棱锥C-BOD?的体积;
(2)求证:CB⊥DE;
(3)在BD弧上是否存在一点?G,使得FG∥平面?ACD?若存在,试确定点G?的位置;若不存在,请说明理由.
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(1)解:∵C为圆周上一点,且AB为直径,∴∠C=90°,
∵,∴AC=BC,
∵O为AB中点,∴CO⊥AB,
∵AB=2,∴CO=1.
∵两个半圆所在平面ACB与平面ADB互相垂直且其交线为AB,
∴CO⊥平面ABD,∴CO⊥平面BOD.
∴CO就是点C到平面BOD的距离,
在Rt△ABD中,,
∴.
(2)在△AOD中,∵∠OAD=60°,OA=OD,∴△AOD为正三角形,
又∵E为OA的中点,∴DE⊥AO,
∵两个半圆所在平面ACB与平面ADB互相垂直且其交线为AB,∴DE⊥平面ABC.
∴CB⊥DE.
(3)存在,G为的中点.证明如下:
连接OG,OF,FG,
∴OG⊥BD,
∵AB为⊙O的直径,
∴AD⊥BD
∴OG∥AD,
∵OG?平面ACD,AD?平面ACD,
∴OG∥平面ACD.
在△ABC中,O,F分别为AB,BC的中点,∴OF∥AC,
又OF?平面ACD,∴OF∥平面ACD,
∵OG∩OF=O,
∴平面OFG∥平面ACD,
又FG?平面OFG,∴FG∥平面ACD.
解析分析:(1)利用圆的性质可得CO⊥AB,利用面面垂直的性质可得CO⊥平面BOD.在计算出,利用三棱锥的体积即可得出;(2)利用等边三角形的性质可得DE⊥AO,再利用面面垂直的性质定理即可得到DE⊥平面ABC,进而得出结论.(3)存在,G为的中点.连接OG,OF,FG,通过证明平面OFG∥平面ACD,即可得到结论.
点评:本题主要考察空间点、线、面位置关系,考查空间想象能力、运算能力和逻辑推理能力.熟练掌握圆的性质、面面垂直的性质、三棱锥的体积计算公式、等边三角形的性质、线面垂直的判定定理、三角形的中位线定理、面面平行的判定和性质定理是解题的关键.