【创新设计】2015届高考数学(人教A版文科)一轮复习题组训练：第七篇 立体几何 第5讲 Word版含解析

第2讲 函数的单调性与最值基础巩固题组 (建议用时：40分钟)一、选择题1．函数f (x )＝1－1x 在[3,4)上( )．A ．有最小值无最大值B ．有最大值无最小值C ．既有最大值又有最小值D ．最大值和最小值皆不存在解析 注意到函数f (x )在[3,4)上是增函数，又函数在区间[3,4)上左闭右开，故该函数有最小值无最大值，故选A. 答案 A2．已知函数f (x )＝2ax 2＋4(a －3)x ＋5在区间(－∞，3)上是减函数，则a 的取值范围是( )．A ．⎝ ⎛⎭⎪⎫0，34B ．⎝ ⎛⎦⎥⎤0，34 C ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫0，34D ．⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，34解析 当a ＝0时，f (x )＝－12x ＋5在(－∞，3)上是减函数；当a ≠0时，由⎩⎪⎨⎪⎧a ＞0，－4(a －3)4a ≥3，得0＜a ≤34.综上，a 的取值范围是0≤a ≤34. 答案 D3．(2013·泉州月考)已知函数f (x )为R 上的减函数，则满足f ⎝ ⎛⎭⎪⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪1x <f (1)的实数x的取值范围是 ( )．A ．(－1,1)B ．(0,1)C ．(－1,0)∪(0,1)D ．(－∞，－1)∪(1，＋∞)解析 由f (x )为R 上的减函数且f ⎝ ⎛⎭⎪⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪1x <f (1)，得⎩⎪⎨⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪1x >1，x ≠0，即⎩⎨⎧|x |<1，x ≠0. ∴－1<x <0或0<x <1. 答案 C4．(2014·广州模拟)已知函数y ＝f (x )的图象关于x ＝1对称，且在(1，＋∞)上单调递增，设a ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫－12，b ＝f (2)，c ＝f (3)，则a ，b ，c 的大小关系为 ( )．A ．c ＜b ＜aB ．b ＜a ＜cC ．b ＜c ＜aD ．a ＜b ＜c解析 ∵函数图象关于x ＝1对称，∴a ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫－12＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫52，又y ＝f (x )在(1，＋∞)上单调递增，∴f (2)＜f ⎝ ⎛⎭⎪⎫52＜f (3)，即b ＜a ＜c .答案 B5．用min{a ，b ，c }表示a ，b ，c 三个数中的最小值．设f (x )＝min{2x ，x ＋2,10－x }(x ≥0)，则f (x )的最大值为( )．A ．4B ．5C ．6D ．7解析 由f (x )＝min{2x ，x ＋2，10－x }(x ≥0)画出图象，最大值在A 处取到，联立⎩⎨⎧y ＝x ＋2，y ＝10－x ，得y ＝6.答案 C 二、填空题6．函数f (x )＝log 5(2x ＋1)的单调增区间是________．解析 由2x ＋1>0，得x >－12，所以函数的定义域为⎝ ⎛⎭⎪⎫－12，＋∞，由复合函数的单调性知，函数f (x )＝log 5(2x ＋1)的单调增区间是⎝ ⎛⎭⎪⎫－12，＋∞.答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫－12，＋∞7．(2012·安徽卷)若函数f (x )＝|2x ＋a |的单调递增区间是[3，＋∞)，则a ＝________.解析∵f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧2x ＋a ，x ≥－a2，－2x －a ，x ＜－a2，∴f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，－a 2上单调递减，在⎣⎢⎡⎭⎪⎫－a 2，＋∞上单调递增．∴－a2＝3，∴a ＝－6.答案 －68．设a >1，函数f (x )＝log a x 在区间[a,2a ]上的最大值与最小值之差为12，则a ＝________.解析 由a >1知函数f (x )在[a,2a ]上为单调增函数，则log a (2a )－log a a ＝12，解得a ＝4. 答案 4 三、解答题 9．试讨论函数f (x )＝axx 2－1，x ∈(－1,1)的单调性(其中a ≠0)． 解 任取－1＜x 1＜x 2＜1， 则f (x 1)－f (x 2)＝ax 1x 21－1－ax 2x 22－1＝a (x 2－x 1)(x 1x 2＋1)(x 21－1)(x 22－1)， ∵－1＜x 1＜x 2＜1，∴|x 1|＜1，|x 2|＜1，x 2－x 1＞0，x 21－1＜0，x 22－1＜0，|x 1x 2|＜1，即－1＜x 1x 2＜1， ∴x 1x 2＋1＞0， ∴(x 2－x 1)(x 1x 2＋1)(x 21－1)(x 22－1)＞0，因此，当a ＞0时，f (x 1)－f (x 2)＞0， 即f (x 1)＞f (x 2)，此时函数为减函数； 当a ＜0时，f (x 1)－f (x 2)＜0， 即f (x 1)＜f (x 2)，此时函数为增函数． 10．已知函数f (x )＝1a －1x (a ＞0，x ＞0)． (1)判断函数f (x )在(0，＋∞)上的单调性； (2)若f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12，2上的值域是⎣⎢⎡⎦⎥⎤12，2，求a 的值．解 (1)任取x 1＞x 2＞0，则x 1－x 2＞0，x 1x 2＞0， ∵f (x 1)－f (x 2)＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1a －1x 1－⎝ ⎛⎭⎪⎫1a －1x 2＝1x 2－1x 1＝x 1－x 2x 1x 2＞0，∴f (x 1)＞f (x 2)，因此，函数f (x )是(0，＋∞)上的单调递增函数． (2)∵f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12，2上的值域是⎣⎢⎡⎦⎥⎤12，2，又由(1)得f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12，2上是单调增函数，∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12＝12，f (2)＝2， 即1a －2＝12，1a －12＝2. 解得a ＝25.能力提升题组 (建议用时：25分钟)一、选择题1．(2014·太原一模)下列函数中，在[－1,0]上单调递减的是 ( )．A ．y ＝cos xB ．y ＝－|x －1|C ．y ＝ln2＋x2－xD ．y ＝e x ＋e －x解析 对于A ，结合余弦函数的图象可知，y ＝cos x 在[－1,0]上是增函数；对于B ，注意到当x ＝－1,0时，相应的函数值分别是－2，－1，因此函数y ＝－|x －1|在[－1,0]上不是减函数；对于C ，注意到函数y ＝ln 2＋x2－x ＝ln ⎝⎛⎭⎪⎫－1＋42－x 在[－1,0]上是增函数；对于D ，当x ∈[－1,0]时，y ′＝e x－e －x≤0，因此该函数在[－1,0]上是减函数，综上所述，选D.答案 D2．已知函数f (x )＝x 2－2ax ＋a 在区间(－∞，1)上有最小值，则函数g (x )＝f (x )x 在区间(1，＋∞)上一定( )．A ．有最小值B ．有最大值C ．是减函数D ．是增函数解析 由题意知a ＜1，又函数g (x )＝x ＋ax －2a 在[|a |，＋∞)上为增函数，故选D. 答案 D 二、填空题3．已知函数f (x )＝x 2＋ax (a ＞0)在(2，＋∞)上递增，则实数a 的取值范围是________．解析 法一 任取2＜x 1＜x 2，由已知条件f (x 1)－f (x 2)＝x 21＋a x 1－x 22＋ax 2＝(x 1－x 2)＋a (x 2－x 1)x 1x 2＝(x 1－x 2)(x 1x 2－a )x 1x 2＜0恒成立，即当2＜x 1＜x 2时，x 1x 2＞a 恒成立，又x 1x 2＞4，则0＜a ≤4.法二 f (x )＝x ＋a x ，f ′(x )＝1－ax 2＞0得f (x )的递增区间是(－∞，－a )，(a ，＋∞)，由已知条件得a ≤2，解得0＜a ≤4. 答案 (0,4] 三、解答题4．已知二次函数f (x )＝ax 2＋bx ＋1(a >0)，F (x )＝⎩⎨⎧f (x )，x >0，－f (x )，x <0.若f (－1)＝0，且对任意实数x 均有f (x )≥0成立． (1)求F (x )的表达式；(2)当x ∈[－2,2]时，g (x )＝f (x )－kx 是单调函数，求k 的取值范围． 解 (1)∵f (－1)＝0，∴a －b ＋1＝0，∴b ＝a ＋1， ∴f (x )＝ax 2＋(a ＋1)x ＋1.∵对任意实数x 均有f (x )≥0恒成立， ∴⎩⎨⎧ a ＞0，Δ＝(a ＋1)2－4a ≤0，∴⎩⎨⎧a ＞0，(a －1)2≤0. ∴a ＝1，从而b ＝2，∴f (x )＝x 2＋2x ＋1，∴F (x )＝⎩⎨⎧x 2＋2x ＋1，x ＞0，－x 2－2x －1，x ＜0.(2)g (x )＝x 2＋2x ＋1－kx ＝x 2＋(2－k )x ＋1.∵g (x )在[－2,2]上是单调函数，∴k －22≤－2或k －22≥2，解得k ≤－2或k ≥6.故k 的取值范围是(－∞，－2]∪[6，＋∞)．。

必考解答题——中档巩固练(二)立体几何(建议用时：45分钟)1.已知如图，四棱锥P－ABCD的底面ABCD为矩形，且P A＝AD＝1，AB＝2，∠P AB＝120°，∠PBC＝90°.(1)求证：平面P AD⊥平面P AB；(2)求三棱锥D－P AC的体积．(1)证明∵ABCD为矩形，∴AD⊥AB且AD∥BC.∵BC⊥PB，∴DA⊥PB，又AB∩PB＝B，∴DA⊥平面P AB，又∵DA⊂平面P AD，∴平面P AD⊥平面P AB.(2)解∵V D－P AC＝V P－DAC，又S△ADC＝S△ABC，∴V D－P AC ＝V P－DAC＝V P－ABC＝V C－P AB.由(1)知DA⊥平面P AB，且AD∥BC，∴BC⊥平面P AB，∴V C－P AB ＝13S△P AB·BC＝13·12P A·AB·sin∠P AB·BC＝16×1×2×32×1＝36.2.如图，在四棱锥P－ABCD中，底面ABCD为矩形，BC⊥平面P AB，∠APB＝90°，PB＝BC，N为PC的中点．(1)若M为AB的中点，求证：MN∥平面ADP；(2)求证：平面BDN⊥平面ACP.证明(1)设AC∩BD＝G，连接NG，MG，易知G是AC，BD的中点，又N是PC的中点，M为AB的中点，∴NG∥P A，MG∥AD，∴平面GMN∥平面APD.又MN⊂平面GMN，∴MN∥平面APD.(2)∵BC⊥平面P AB，AP⊂平面P AB，∴BC⊥P A，∵∠APB＝90°，∴BP⊥P A.∵BC∩BP＝B，∴P A⊥平面PBC，∴BN⊥P A.∵PB＝BC，点N为PC的中点，∴BN⊥PC.∵PC∩P A＝P，∴BN⊥平面ACP.又BN⊂平面BDN，∴平面BDN⊥平面ACP.3.如图，已知P A⊥矩形ABCD所在平面，E，F分别是AB，PC的中点．(1)求证：EF∥平面P AD；(2)求证：EF⊥CD；(3)若∠PDA＝45°，求证：EF⊥平面PCD.证明(1)取PD的中点G，连接AG，FG.因为FG为△PCD的中位线，所以FG∥CD，且FG＝12CD，又AE∥CD，且AE＝12CD，所以AE∥FG，且AE＝FG，故四边形AEFG为平行四边形，所以EF∥AG.又AG⊂平面P AD，EF⊄平面P AD，所以EF∥平面P AD.(2)因为P A⊥平面ABCD，CD⊂平面ABCD，所以P A⊥CD.在矩形ABCD中，AD⊥CD，又P A∩AD＝A，所以CD⊥平面P AD.因为AG⊂平面P AD，所以CD⊥AG.又EF∥AG，所以EF⊥CD.(3)因为∠PDA＝45°，所以△P AD为等腰直角三角形，又AG为等腰直角△P AD斜边上中线，所以AG⊥PD，又EF∥AG，所以EF⊥PD.由(2)，得EF⊥CD，又PD∩CD＝D，所以EF⊥平面PCD.4.如图，在平行四边形ABCD中，AB＝2BC＝4，∠ABC＝120°，E，M分别为AB，DE的中点，将△ADE沿直线DE翻折成△A′DE，连接A′C，A′B，F为A′C的中点，A′C＝4.(1)求证：平面A′DE⊥平面BCD；(2)求证：FB∥平面A′DE.证明(1)由题意得△A′DE是△ADE沿DE翻折而成，∴△A′DE≌△ADE.∵∠ABC＝120°，四边形ABCD是平行四边形，∴∠A＝60°.又∵AD＝AE ＝2，∴△A′DE和△ADE都是等边三角形．连接A′M，MC.∵M是DE的中点，∴A′M⊥DE，A′M＝ 3.在△DMC中，MC2＝DC2＋DM2－2DC·DM·cos 60°＝42＋12－2×4×1·cos 60°，∴MC＝13.在△A′MC中，A′M2＋MC2＝(3)2＋(13)2＝42＝A′C2.∴△A′MC是直角三角形，∴A′M⊥MC.又∵A′M⊥DE，MC∩DE＝M，∴A′M⊥平面BCD.又∵A′M⊂平面A′DE，∴平面A′DE⊥平面BCD.(2)取DC的中点N，连接FN，NB.∵A′C＝DC＝4，F，N分别是A′C，DC的中点，∴FN∥A′D.又∵N，E分别是平行四边形ABCD的边DC，AB的中点，∴BN∥DE.又∵A′D∩DE＝D，FN∩NB＝N，∴平面A′DE∥平面FNB.∵FB⊂平面FNB，∴FB∥平面A′DE.。

单元评估检测(七)第七章（120分钟 150分）一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.(2014·黄冈模拟)设a,b是平面α内两条不同的直线,l是平面α外的一条直线,则“l⊥a,l⊥b”是“l⊥α”的( )A.充要条件B.充分不必要条件C.必要不充分条件D.既不充分也不必要条件2.用与球心距离为1的平面去截球,所得的截面面积为π,则球的体积为( )A. B. C.8π D.3.(2014·泰安模拟)设a是空间中的一条直线,α是空间中的一个平面,则下列说法正确的是( )A.过a一定存在平面β,使得β∥αB.过a一定存在平面β,使得β⊥αC.在平面α内一定不存在直线b,使得a⊥bD.在平面α内一定不存在直线b,使得a∥b4.(2014·孝感模拟)一个几何体的三视图如图所示,其中俯视图与侧视图均为半径是2的圆,则这个几何体的表面积是( )A.16πB.14πC.12πD.8π5.(2014·宜昌模拟)一个直棱柱被一个平面截去一部分后所剩几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A.9B.10C.11D.6.(2014·武汉模拟)如图所示,AC1是正方体的一条体对角线,点P,Q分别为其所在棱的中点,则PQ与AC1所成的角为( )A. B.C. D.7.(2014·咸宁模拟)某几何体的三视图如图所示(其中侧视图中的圆弧是半圆),则该几何体的表面积为( )A.92+14πB.82+14πC.92+24πD.82+24π8.若一个底面是正三角形的三棱柱的正视图如图所示,其顶点都在一个球面上,则该球的表面积为( )A.πB.πC.πD.π9.已知圆锥的底面半径为R,高为3R,在它的所有内接圆柱中,全面积的最大值是( )A.22πR2B.πR2C.πR2D.πR210.(能力挑战题)在棱长为1的正方体AC1中,E为AB的中点,点P为侧面BB1C1C 内一动点(含边界),若动点P始终满足PE⊥BD1,则动点P的轨迹的长度为( )A. B. C. D.二、填空题(本大题共7小题,每小题5分,共35分.请把正确答案填在题中横线上)11.圆台上、下底面面积分别是π,4π,侧面积是6π,这个圆台的体积是________.12.(2014·宁波模拟)已知某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为________.13.如图所示是一个正方体的表面展开图,A,B,C均为棱的中点,D是顶点,则在正方体中,异面直线AB和CD的夹角的余弦值为__________.14.如图所示,正四棱锥P-ABCD的底面积为3,体积为,E为侧棱PC的中点,则PA与BE所成的角为__________.15.如图是一几何体的平面展开图,其中ABCD为正方形,E,F分别为PA,PD的中点,在此几何体中,给出下面四个结论：①直线BE与直线CF异面;②直线BE与直线AF异面;③直线EF∥平面PBC;④平面BCE⊥平面PAD.其中正确的有__________.16.(2014·荆州模拟)湖面上漂着一个小球,湖水结冰后将球取出,冰面上留下了一个直径为12cm,深2cm的空穴,则该球的半径是________cm,表面积是________cm2.17.等边三角形ABC与正方形ABDE有一公共边AB,二面角C-AB-D的余弦值为,M,N分别是AC,BC的中点,则EM,AN所成角的余弦值等于________.三、解答题(本大题共5小题,共65分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)18.(12分)(2014·贵阳模拟)一个几何体是由圆柱ADD1A1和三棱锥E-ABC组合而成,点A,B,C在圆O的圆周上,其正(主)视图,侧(左)视图的面积分别为10和12,如图所示,其中EA⊥平面ABC,AB⊥AC,AB=AC.AE=2.(1)求证：AC⊥BD.(2)求三棱锥E-BCD的体积.19.(13分)(2014·海淀模拟)如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠BAC=90°,AB=AC=AA1,且E是BC中点.(1)求证：A1B∥平面AEC1.(2)求证：B1C⊥平面AEC1.20.(13分)如图,AB=AD,∠BAD=90°,M,N,G分别是BD,BC,AB的中点,将等边△BCD沿BD折叠到△BC′D的位置,使得AD⊥C′B.(1)求证：平面GNM∥平面ADC′.(2)求证：C′A⊥平面ABD.21.(13分)(2013·辽宁高考)如图,AB是圆O的直径,PA垂直圆O所在的平面,C是圆O上的点.(1)求证：平面PAC⊥平面PBC.(2)设Q为PA的中点,G为△AOC的重心,求证：QG∥平面PBC.22.(14分)已知等腰梯形PDCB中(如图),PB=3,DC=1,PD=BC=,A为PB边上一点,且PA=1,将△PAD沿AD折起,使平面PAD⊥平面ABCD(如图).(1)证明：平面PAD⊥平面PCD.(2)试在棱PB上确定一点M,使截面AMC把几何体分成的两部分V PDCMA∶V MACB=2∶1.(3)在M满足(2)的情况下,判断直线PD是否平行平面AMC.答案解析1.【解析】选C.当a,b不相交时,则“l⊥α”不一定成立,当“l⊥α”时,一定有“l⊥a,l⊥b”,所以“l⊥a,l⊥b”是“l⊥α”的必要不充分条件,选C.2.【解析】选B.S圆=πr2=π⇒r=1,而截面圆圆心与球心的距离d=1,所以球的半径为R==.所以V=πR3=,故选B.3.【解析】选B.当a与α相交时,不存在过a的平面β,使得β∥α,故A错误;当a与α平行时,在平面α内存在直线b,使得a∥b,故D错误;平面α内的直线b 只要垂直于直线a在平面α内的投影,则就必然垂直于直线a,故C错误.直线a 与其在平面α内的投影所确定的平面β满足β⊥α.【加固训练】设a,b是不同的直线,α,β是不同的平面,则下列命题：①若a⊥b,a∥α,则b∥β;②若a∥α,α⊥β,则a⊥β;③若a⊥β,α⊥β,则a∥α;④若a⊥b,a⊥α,b⊥β,则α⊥β.其中正确命题的个数是( )A.0B.1C.2D.3【解析】选B.①当a⊥b,a∥α时b与β可能相交,所以①错误.②中a⊥β不一定成立.③中a⊂α或a∥α,所以错误.④正确,所以正确的有1个,所以选B.4.【解析】选A.由三视图可知,该几何体是球挖去半球.其中两个半圆的面积为π×22=4π.个球的表面积为×4π×22=12π,所以这个几何体的表面积是12π+4π=16π.5.【解析】选C.由三视图可知该几何体是在底面为边长是2的正方形、高是3的直四棱柱的基础上截去一个底面积为×2×1=1、高为3的三棱锥形成的,所以V=4×3-1=11.6.【解析】选D.如图,在对角面ADC1B1中,取AB1的中点为T,TD∥PQ,从而TD与AC1所成的角为所求.由相似可得∠AMD=.7.【解析】选A.由几何体的三视图知该几何体的下半部分是长方体,上半部分是半径为2,高为5的圆柱的一半.所以长方体的表面积为(去掉一个上底面)2(4×4+4×5)+4×5=92.半圆柱的两个底面积为π×22=4π,半圆柱的侧面积为π×2×5=10π,所以整个组合体的表面积为92+4π+10π=92+14π.8.【解析】选B.设球半径是R,依题意知,该三棱柱是一个底面边长为2、侧棱长为1的正三棱柱,记上、下底面的中心分别是O1,O,易知球心是线段O1O的中点,于是R2=+=,因此所求球的表面积是4πR2=4π×=,选B.9.【思路点拨】画出组合体的轴截面,利用相似列出比例式,化简成关于x的二次函数.【解析】选B.如图所示为组合体的轴截面,由相似三角形的比例关系,得=,PO1=3x,圆柱的高为3R-3x,所以圆柱的全面积为S=2πx2+2πx(3R-3x)=-4πx2+6πRx,则当x=R时,S取最大值,S max=πR2.10.【解析】选B.如图,根据题意,BD1要始终垂直于PE所在的一个平面,取BC,BB1的中点F,G,易证BD1⊥平面EFG,故点P的轨迹为线段FG,易求得这条线段的长度是.11.【解析】上底半径r=1,下底半径R=2.因为S侧=6π,设母线长为l,则π(1+2)·l=6π.所以l=2,所以高h==.所以V=π·(1+1×2+2×2)=π.答案：π12.【解析】由三视图可知：该几何体是一个三棱锥,底面是底边长为4,高为2的等腰三角形,棱锥的高为2,故体积为V=××4×2×2=.答案：13.【思路点拨】把展开图复原为正方体求解.【解析】如图所示,∠EGF为AB和CD所成的角,F为正方体一棱的中点.设正方体棱长为1,所以EF=GF=,EG=.所以cos∠EGF=.答案：14.【解析】连接AC,BD交于点O,连接OE,易得OE∥PA,所以所求角为∠BEO.由所给条件易得OB=,OE=PA=,BE=.所以cos∠OEB=,所以∠BEO=.答案：15.【解析】将几何体展开图拼成几何体(如图),因为E,F分别为PA,PD的中点,所以EF∥AD∥BC,即直线BE与CF共面,①错;因为B∉平面PAD,E∈平面PAD,E∉AF,所以BE与AF是异面直线,②正确;因为EF∥AD∥BC,EF⊄平面PBC,BC⊂平面PBC,所以EF∥平面PBC,③正确;平面PAD与平面BCE不一定垂直,④错.答案：2个16.【解析】设球的半径为r,如图：由勾股定理可知,r2=(r-2)2+36,解得r=10cm.所以表面积为4πr2=4π×100=400π(cm2).答案：10 400π17.【解析】设AB=2,作CO⊥平面ABDE,OH⊥AB,则CH⊥AB,∠CHO为二面角C-AB-D 的平面角,CH=,OH=CH·cos∠CHO=1,结合等边三角形ABC与正方形ABDE可知此四棱锥为正四棱锥,则AN=EM=CH=.=(+),=-,·=(+)·=.故EM,AN所成角的余弦值为=.答案：18.【解析】(1)因为EA⊥平面ABC,AC⊂平面ABC,所以EA⊥AC,即ED⊥AC. 又因为AC⊥AB,AB∩ED=A,所以AC⊥平面EBD.因为BD⊂平面EBD,所以AC⊥BD.(2)因为点A,B,C在圆O的圆周上,且AB⊥AC,所以BC为圆O的直径.设圆O的半径为r,圆柱高为h,根据正(主)视图,侧(左)视图的面积可得,解得所以BC=4,AB=AC=2.以下给出求三棱锥E-BCD体积的两种方法：方法一：由(1)知,AC⊥平面EBD,所以V E-BCD=V C-EBD=S△EBD×CA,因为EA⊥平面ABC,AB⊂平面ABC,所以EA⊥AB,即ED⊥AB.其中ED=EA+DA=2+2=4,因为AB⊥AC,AB=AC=2,所以S △EBD=ED×AB=×4×2=4,所以V E-BCD=×4×2=.方法二：因为EA⊥平面ABC,所以V E-BCD=V E-ABC+V D-ABC=S△ABC×EA+S△ABC×DA=S△ABC×ED.其中ED=EA+DA=2+2=4,因为AB⊥AC,AB=AC=2,所以S △ABC=×AC×AB=×2×2=4,所以V E-BCD=×4×4=.19.【证明】(1)连接A1C交AC1于点O,连接EO, 因为ACC1A1为正方形,所以O为A1C中点.又E为CB中点,所以EO为△A1BC的中位线,所以EO∥A1B.又EO⊂平面AEC1,A1B⊄平面AEC1,所以A1B∥平面AEC1.(2)因为AB=AC,又E为CB中点,所以AE⊥BC,又因为在直三棱柱ABC-A1B1C1中,BB1⊥底面ABC,又AE⊂底面ABC,所以AE⊥BB1,又因为BB1∩BC=B,所以AE⊥平面BCC1B1,又B1C⊂平面BCC1B1,所以AE⊥B1C.在矩形BCC1B1中,tan∠BCB1=tan∠EC1C=,所以∠BCB1=∠EC1C,所以∠BCB1+∠CEC1=90°,即B1C⊥EC1.又AE∩EC1=E,所以B1C⊥平面AEC1.【加固训练】(2014·常州模拟)如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,点E在棱CC1的延长线上,且CC1=C1E=BC=AB=1.(1)求证：D1E∥平面ACB1.(2)求证：平面D1B1E⊥平面DCB1.(3)求四面体D1B1AC的体积.【解析】(1)连接AD1,因为AD1BC1B1E,所以四边形AB1ED1是平行四边形,则D1E∥AB1.又AB1⊂平面ACB1,D1E⊄平面ACB1,所以D1E∥平面ACB1.(2)由已知得B1C2+B1E2=4=CE2,则B1E⊥B1C,由长方体的特征可知：CD⊥平面B1BCE,而B1E⊂平面B1BCE,则CD⊥B1E,又B1C∩CD=C,所以B1E⊥平面DCB1.又B1E⊂平面D1B1E,所以平面D1B1E⊥平面DCB1.(3)四面体D1B1AC的体积=----=2-×1××1×2×4=.20.【证明】(1)因为M,N分别是BD,BC′的中点,所以MN∥DC′.因为MN⊄平面ADC′,DC′⊂平面ADC′,所以MN∥平面ADC′.同理NG∥平面ADC′.又因为MN∩NG=N,所以平面GNM∥平面ADC′.(2)因为∠BAD=90°,所以AD⊥AB.又因为AD⊥C′B,且AB∩C′B=B,所以AD⊥平面C′AB.因为C′A⊂平面C′AB,所以AD⊥C′A.因为△BCD是等边三角形,AB=AD,不妨设AB=1,则BC=CD=BD=,可得C′A=1.由勾股定理的逆定理,可得AB⊥C′A.因为AB∩AD=A,所以C′A⊥平面ABD.21.【证明】(1)由AB是圆的直径,得AC⊥BC;由PA垂直于圆O所在的平面,得PA⊥平面ABC;又BC⊂平面ABC,得PA⊥BC. 又PA∩AC=A,PA⊂平面PAC,AC⊂平面PAC,所以BC⊥平面PAC,又BC⊂平面PBC,所以平面PAC⊥平面PBC.(2)连接OG并延长交AC于M,连接QM,QO.由G为△AOC的重心,知M为AC的中点,由Q为PA的中点,则QM∥PC,又O为AB中点,得OM∥BC.因为QM∩MO=M,QM⊂平面QMO,MO⊂平面QMO,BC∩PC=C,BC⊂平面PBC,PC⊂平面PBC,所以平面QMO∥平面PBC.因为QG⊂平面QMO,所以QG∥平面PBC.22.【解析】(1)因为PDCB为等腰梯形,PB=3,DC=1,PA=1,则PA⊥AD,CD⊥AD. 又因为面PAD⊥面ABCD,面PAD∩面ABCD=AD,CD⊂面ABCD,故CD⊥面PAD. 又因为CD⊂面PCD,所以平面PAD⊥平面PCD.(2)所求的点M即为线段PB的中点.证明如下：设三棱锥M-ACB的高为h1,四棱锥P-ABCD的高为h2,当M为线段PB的中点时,==,所以===,所以截面AMC把几何体分成的两部分V PDCMA∶V MACB=2∶1. (3)当M为线段PB的中点时,直线PD与面AMC不平行.证明如下：(反证法)假设PD∥面AMC,连接DB交AC于点O,连接MO.因为PD⊂面PBD,且面AMC∩面PBD=MO,所以PD∥MO.因为M为线段PB的中点时,则O为线段BD的中点,即=,而AB∥DC,故==,故矛盾.所以假设不成立,故当M为线段PB的中点时,直线PD与平面AMC不平行. 【方法技巧】立体几何中探索性问题的解法探索性问题是近几年高考中出现频率较高的题目,能较好地考查学生的猜想能力和推理能力.一般以判断点的存在性为主,用几何法解答探索性问题的一般步骤是：(1)先假设所求的点存在,然后在这一条件下进行推理论证,得出相关的结论.(2)如果得出矛盾,则说明假设不成立,即不存在满足条件的点;如果得不出矛盾,则说明假设成立,即存在满足条件的点.关闭Word文档返回原板块。

第一节空间几何体的结构特征及三视图和直观图时间：45分钟分值：75分一、选择题(本大题共6小题，每小题5分，共30分)1．下列结论正确的是()A．由五个面围成的多面体只能是四棱锥B．以正方形的一条对角线旋转一周围成的几何体叫圆锥C．棱锥的侧棱长与底面多边形的边长都相等，则此棱锥可能是正六棱锥D．圆锥的顶点与底面圆周上的任意一点的连线都是母线解析对于选项A，五个面围成的多面体也可以是三棱柱或三棱台，所以选项A错；由正方形的一条对角线旋转一周围成的几何体为两个圆锥形成的一个组合体，选项B错；六棱锥的侧棱长大于底面多边形的边长，选项C错；选项D正确．故选D.答案 D2．(2013·四川卷)一个几何体的三视图如下图所示，则该几何体的直观图可以是()解析由俯视图知D成立．答案 D3．(2014·汕头市试题)三棱柱的侧棱与底面垂直，且底面是边长为2的等边三角形，其正视图(如图所示)的面积为8，则侧视图的面积为() A．8 B．4C．4 3 D. 3解析设侧棱长为x，则2·x＝8，x＝4，侧视图也是一个矩形，宽为等边三角形的高32·2＝3，面积为43，选C.答案 C4．(2014·石家庄质检一)把边长为2的正方形ABCD沿对角线BD折起，连结AC，得到三棱锥C－ABD，其正视图、俯视图均为全等的等腰直角三角形(如图所示)，则其侧视图的面积为()A.32 B.12C．1 D.2 2解析由题意可知，三棱锥C-ABD的直观图如图所示．其中平面CBD⊥平面ABD.取BD的中点E，连接CE，AE，则CE⊥AE，Rt △AEC为三棱锥C-ABD的侧视图．∵AB＝AD＝BC＝CD＝2，∴AE＝CE＝1，∴S △AEC ＝12×1×1＝12，故选B.答案 B5．(2013·湖南卷)已知棱长为1的正方体的俯视图是一个面积为1的正方形，则该正方体的正视图的面积不可能等于( )A ．1 B. 2 C.2－12 D.2＋12解析 由俯视图的面积为1可得底面与水平面平行，当正方体正放时，正视图的面积最小为1，正方体旋转其正视图为其对角面时，面积最大为2，2－12<1故不可能．答案 C6．(2013·辽宁卷)已知直三棱柱ABC —A 1B 1C 1的6个顶点都在球O 的球面上．若AB ＝3，AC ＝4，AB ⊥AC ，AA 1＝12，则球O 的半径为( ) A.3172B ．210 C.132 D ．310 解析 由球心O 作平面ABC 的垂线，垂足M 落在Rt △ABC 斜边BC 的中点，AM ＝12BC ＝52，OM ＝12AA 1＝6，所以球的半径OA ＝(52)2＋62＝132.答案 C二、填空题(本大题共3小题，每小题5分，共15分)7．在直观图(如图所示)中，四边形O′A′B′C′为菱形且边长为2 cm，则在xOy坐标系中，四边形ABCO为________，面积为________cm2.解析由斜二测画法的特点，知该平面图形的直观图的原图，即在xOy坐标系中，四边形ABCO是一个长为4 cm，宽为2 cm的矩形，所以四边形ABCO的面积为8 cm2.答案矩形88．用半径为r 的半圆形铁皮卷成一个圆锥筒，那么这个圆锥筒的高是________．解析 由题意可知卷成的圆锥的母线长为r ，设卷成的圆锥的底面半径为r ′，则2πr ′＝πr ，所以r ′＝12r ，所以圆锥的高h ＝r 2－⎝ ⎛⎭⎪⎫12r 2＝32r . 答案 32r9．用单位立方块搭一个几何体，使它的正(主)视图和俯视图如下图所示，则它的体积的最小值为________，最大值为________．解析 综合分析俯视图和正(主)视图可知单位立方块最少的情况如图①(不唯一)共10块．单位立方块最多的情况如图②，共16块．答案1016三、解答题(本大题共3小题，每小题10分，共30分)10．已知：图①是截去一个角的长方体，试按图示的方向画出其三视图；图②是某几何体的三视图，试说明该几何体的构成．解图①几何体的三视图为：图②所示的几何体是上面为正六棱柱，下面为倒立的正六棱锥的组合体．11．(2014·临沂模拟)若某几何体的三视图(单位：cm)如下图所示．求此几何体的：(1)表面积；(2)体积．解 由题意，该几何体是一个正四棱柱和一个正四棱台的一个组合体．(1)S 表＝4×4×2＋42＋82＋4×12×(4＋8)×13＝112＋2413(cm2)．(2)V＝V1＋V2＝4×4×2＋13×(42＋82＋42×82)×3＝144(cm3)．12．如下图是某几何体的三视图(单位：cm)．(1)画出这个几何体的直观图(不要求写画法)；(2)求这个几何体的表面积及体积．解(1)该几何体的直观图如图所示．(2)这个几何体可看成是正方体AC 1及直三棱柱B 1C 1Q —A 1D 1P 的组合体，由P A 1＝PD 1＝2，A 1D 1＝AD ＝2，可得P A 1⊥PD 1.故所求几何体的表面积S ＝5×22＋2×2×2＋2×12×(2)2＝(22＋42)(cm 2)．所以几何体的体积V ＝23＋12×(2)2×2＝10(cm 3)．。

考点7 空间向量与立体几何—高考数学一轮复习考点创新题训练1.坡屋顶是我国传统建筑造型之一，蕴含着丰富的数学元素.安装灯带可以勾勒出建筑轮廓，展现造型之美.如图，某坡屋顶可视为一个五面体，其中两个面是全等的等腰梯形，两个面是全等的等腰三角形.若，，且等腰梯形所在的平面、等腰三角形所在的平面与平面ABCD 的夹角的正切值均为，则该五面体的所有棱长之和为( )A. B. C. D.2.中和殿是故宫外朝三大殿之一，位于紫禁城太和殿与保和殿之间，中和殿建筑的亮点是屋顶为单檐四角攒（cuán ）尖顶，体现天圆地方的理念，其屋顶部分的轮廓可近似看作一个正四棱锥.已知此正四棱锥的侧棱长为，这个角接近30°，若取，则下列结论正确的是( )A.正四棱锥的底面边长为48mB.正四棱锥的高为4mC.正四棱锥的体积为D.正四棱锥的侧面积为3.两个相交平面构成四个二面角，其中较小的二面角称为这两个相交平面的夹角.由正方体的四个顶点所确定的平面统称为该正方体的“表截面”.则在正方体中，两个不重合的“表截面”的夹角大小不可能为( )A. B. C. D.25m AB =10m BC AD ==102m 112m 117m 125m30θ=︒2230︒45︒60︒90︒4.海口钟楼的历史悠久，最早是为适应对外通商而建立，已成为海口的最重要的标志性与象征性建筑物之一，如图所示，海口钟楼的主体结构可以看成一个长方体，四个侧面各有一个大钟，则从8：00到10：00这段时间内，相邻两面钟的分针所成角为的次数为( )A.2B.4C.6D.85.在空间直角坐标系Oxyz 中，，，若直线AB 与平面xOy 交于点，( )6.在空间直角坐标系中，经过点且一个法向量为的平面的方程为，经过点P 且一个方向向量为的直的方程为的距离为( )7.阅读材料：空间直角坐标系中，过点且一个法向量为的平面的方程为，阅读上面材料，解决下面问题：已知平面的方程为，点，则点Q 到平面距离为( )8.《九章算术》是我国古代数学名著，它在几何学中的研究比西方早1000多年.在《九章算术》60︒()1,,2A m (),0,1B n (),,0P x y 2y +=O xyz -()000,,P x y z (),,m a b c = α()()()0000a x x b y y c z z -+-+-=()(),,0n v v μωμω=≠ 0y y v -==3541x y z -++=5y ==O xyz -()000,,P x y z (),,n a b c = α()()()0000a x x b y y c z z -+-+-=α21x y z -+=()3,1,1Q -α中，将底面为矩形且一侧棱垂直于底面的四棱锥称为阳马.如图是阳马，平面，，，.则该阳马的外接球的表面积为( )C.9.（多选）如图所示的空间几何体是由高度相等的半个圆柱和直三棱柱组合而成，，，G 是上的动点.则( )A.平面平面B.G 为的中点时，C.存在点G ，使得直线与的距离为D.存在点G ，使得直线与平面所成的角为10.（多选）布达佩斯的伊帕姆维泽蒂博物馆收藏的达芬奇方砖是在正六边形上画了具有视觉效果的正方体图案(如图1)把三片这样的达芬奇方砖拼成图2的组合，这个组合再转换成图3所示的几何体.若图3中每个正方体的棱长为1，则( )P ABCD -PA ⊥ABCD 5PA =3AB =4BC =π100ABF DCE -AB AF ⊥4AB AD AF ===»CDADG ⊥BCG»CD//BF DG EF AG CF BCG 60︒··A.B.异面直线与C.点P 到直线D.M 为线段上的一个动点，则的最大值为311.有很多立体图形都体现了数学的对称美，其中半正多面体是由两种或两种以上的正多边形围成的多面体，半正多面体因其最早由阿基米德研究发现，故也被称作阿基米德体.如图，这是一个棱数为24，棱长都相等的半正多面体，它的所有顶点都在同一个正方体的表面上，可以看成是由一个正方体截去八个一样的四面体所得.已知点为线段上一点且，，则______.12.如图，在棱长为8的正方体中，E 是棱上的一个动点，给出下列三个结论：①若F 为上的动点，则EF 的最小值为到平面③M 为BC 的中点，P 为空间中一点，且与平面ABCD 所成的角为，PM 与平面ABCD122QC AD AB AA =++ CQ AD CQ ME MC ⋅ E BC BE BC λ= λ=1111ABCD A B C D -1AA 1BD D BED PD 30︒所成的角为，则P 在平面ABCD 上射影的轨迹长度为，其中所有正确结论的序号是___________.13.六氟化硫，化学式为，在常压下是一种无色、无臭、无毒、不燃的稳定气体，有良好的绝缘性，在电器工业方面具有广泛用途.六氟化硫结构为正八面体结构（正八面体每个面都是正三角形，可以看作是将两个棱长均相等的正四棱锥将底面粘接在一起的几何体），如图所示，硫原子位于正八面体的中心，6个氟原子分别位于正八面体的6个顶点，若相邻两个氟原子之①该八面体的表面积为③若点P 为棱上一动点，存在点P ，使得；④若点P 为棱上的动点，则三棱锥的体积为定值..若为空间向量与232323a ab bc c =123231312321213132a b c a b c a b c a b c a b c a b c ++---1122a b x y x j i y ⨯= b ⨯ a 60︒6SF EC AP BE ⊥EC F ABP -b的叉乘，其中，，为单位正交基底.以O 为坐标原点，分别以的方向为x 轴，y 轴，z 轴的正方向建立空间直角坐标系，已知A ，B 是空间直角坐标系中异于O 的不同两点.（1）①若，求；②证明：.（2）记的面积为，证明：（3）问：的几何意义表示以15.在①，②这三个条件中任选一个，补充在下面的横线中，并完成问题.问题：如图，在正方体中，以D 为坐标原点，建立空间直角坐标系.已知点的坐标为，E 为棱上的动点，F 为棱上的动点，_________，试问是否存在点E ，F 满足？若存在，求出的值；若不存在，请说明理由.()()DE CF DE CF +⊥- ||DE = cos ,1EF DB <〈〉< 1111ABCD A B C D -D xyz -1D (0,0,2)11D C 11B C 1EF A C ⊥AE BF ⋅ ()111111,,a x y z x y i j k z =++∈R ()222222,,b x i y j z k x y z =++∈R {},,i j k ,,i j k ()()0,2,1,1,3,2A B -OA OB ⨯ 0OA OB OB OA ⨯+⨯= AOB △AOB S △12AOB S OA =⨯ △2()OA OB ⨯ △⨯答案以及解析1.答案：C解析：如图，过E 作平面ABCD ，垂足为O ，过E 分别作，，垂足分别为G ，M ，连接OG ，OM ，由题意得等腰梯形所在的平面、等腰三角形所在的平面与底面夹角分别为和，所以.因为平面，平面ABCD ，所以.因为，，平面，，所以平面EOG .因为平面EOG ，所以.同理，.又，故四边形OMBG 是正方形，所以由得，所以，所以，所以在直角三角形EOG 中，，在直角三角形EBG 中，，，又因为，所有棱长之和为.故选C.2.答案：C解析：如图，在正四棱锥中，O为正方形的中心，，则H为的中点，连接，，，则平面，，则为侧面与底面所成的锐二面角，EO ⊥EG BC⊥EM AB ⊥EMO ∠EGO∠tan tan EMO EGO ∠=∠=MO CO =EO ⊥ABCD BC ⊂EO BC ⊥EG BC ⊥EO EG ⊂EOG EO EG E = BC ⊥OG ⊂BC OG ⊥OM BM ⊥BM BG ⊥10BC =5OM =EO =5OG =EG ===5BG OM ==8EB ===55255515EF AB =--=--=2252101548117(m)⨯+⨯++⨯=S ABCD -ABCD SH AB ⊥AB SO OH AO SO ⊥ABCD OH AB ⊥SHO ∠设底面边长为.正四棱谁的则面与底两所成的䌼二面但为，这个角接近，取，，则，，.在中，，解得，故底面边长为，正四棱锥的高为，侧面积为，体积.故选C 3.答案：A 解析：在正方体中，平面ABCD 和平面的夹角为，D 选项错误.平面和平面的夹角为，B 选项错误.设正方体的棱长为1，建立如图所示的空间直角坐标系，则，，，，，，，设平面的法向量为，则令，可得.设平面的法向量为，则令，可得，设平面与平面的夹角为，则由于，所以，所以C 选项错误.平面ABCD 与平面的夹角为.由图可知两个不重合的“表截面”的夹角的大小不可能为.故选A.2a θ30︒30θ=︒30SHO ∴∠=︒OH a =OS =SH =Rt SAH △222a ⎫+=⎪⎪⎭12a =24()m 12=21424122S =⨯⨯=3124243V =⨯⨯⨯=1111ABCD A B C D -11ADD A 90︒11BDD B 11ADD A 45︒1111ABCD A B C D -(1,0,0)A (1,1,0)B 1(0,0,1)D (0,1,0)C (0,1,0)AB ∴= 1(1,1,1)BD =-- (1,0,0)CB = 11ABC D 111,)(,x y z =m 111110,0,AB y BD x y z ⎧⋅==⎪⎨⋅=--+=⎪⎩ m m 11x =(1,0,1)=m 11A BCD 222,)(,x y z =n 212220,0,CB x BD x y z ⎧⋅==⎪⎨⋅=--+=⎪⎩ n n 21y =(0,1,1)=n 11ABC D 11A BCD θcos ||||θ⋅===m n m n 090θ︒≤≤︒60θ=︒1111A B C D 0︒30︒4.答案：D 解析：在长方体中，以点A 为原点，，，所在直线分别为x 轴、y 轴、z 轴建立如图所示的空间直角坐标系.设矩形的对角线的交点为E ，矩形的对角线的交点为F ，分针长为a .考查到这个时间段，设t 时刻，侧面和侧面内的钟的分针的位置分别为M ，N ，，其中，则，所以.由题意得.因为，所以的取值为，，，，即在到这个时间段，相邻两面钟的分针所成角为的次数为4，因此，从到这段时间内，相邻两面钟的分针所成角为的次数为8.故选D.5.答案：B解析：依题意，，显然，解得，即，6.答案：C解析：由题可知点在直线l 上，取平面内一点根据题设材料可知平面一个法向量为，所以的距离为11AA B B 11AA D D 8:009:0011AA B B 11AA D D (sin ,0,cos )EM a a θθ= 3600θ-︒≤≤︒(0,sin ,cos )FN a a θθ=- EM FN ⋅=22cos a θ2|||cos ,|cos ||||EM FN EM FN EM FN θ⋅〈〉=== θ=3600θ-︒≤≤︒1111ABCD A B C D -AB AD 1AA θ45-︒135-︒225-︒315-︒8:009:0060︒8:0010:0060︒(1,,1),(,,1)BA n m BP x n y =-=-- //BP 11y m -==2x n y m=-⎧⎨=-⎩2()1m -=22(1)1n m -+==(0,0,0)O α(0,0,P α()3,5,4m =- (0,0,OP = cos ,OP m OP m OP m ⋅<>===7.答案：A解析：平面的法向量，在平面上任取一点，则，8.答案：B解析：因，平面，平面，则，，又因四边形为矩形，则.则阳马的外接球与以，，为长宽高的长方体的外接球相同.又，，.则外接球的直径为长方体体对角线，故外接球半径为：.故选：B 9.答案：AB解析：对于选项A ，由题意知，，平面，因为平面，所以，又，、平面，所以平面，因为平面，所以平面平面，即选项A 正确；对于选项B ，当G 为的中点时，取的中点H ，连接，，则，，所以四边形是平行四边形，所以，因为和都是等腰直角三角形，所以，所以，所以，即选项B 正确；对于选项C ，因为，且平面，平面，所以平面，所以直线与的距离等价于直线到平面的距离，也等价于点F 到平面的距离，以A 为坐标原点，，，所在直线分别为x ，y ，z 轴建立如图所示的空间直角坐标系，则 ，，，设点，其中，，由射影定理知，，即，所以，，，1cos ,4OP OP m <>== α()1,1,2n =- α()1,0,1A -()4,1,0QA =- QA n d n⋅=== PA ABCD ⊥平面AB ⊂ABCD AD ⊂ABCD PA AB ⊥PA AD ⊥ABCD AB AD ⊥PA AB AD 5PA =3AB =4AD BC ==R ===2504π4π50π4S R ==⋅=DG CG ⊥AD ⊥CDG CG ⊂CDG AD CG ⊥DG AD D = DG AD ⊂ADG CG ⊥ADG CG ⊂BCG ADG ⊥BCG »CD »AB AH GH //AD GH AD GH =ADGH //DG AH ABF △ABH △45ABF HAB ∠=∠=︒//AH BF //BF DG //EF AD EF ⊂/ADG AD ⊂ADG //EF ADG EF AG EF ADG ADG AF AB AD ()4,0,0F ()0,0,0A ()0,0,4D (),,4G m n -04m <≤04n <≤2(4)m n n =-224m n n +=()4,0,0AF = ()0,0,4AD = (),,4AG m n =-设平面的法向量为，则，取，则，，所以，若直线与的距离为到平面的距离为而点F 到平面的距离G ，使得直线与的距离为对于选项D ，，，所以，，，设平面的法向量为，则，取，则，，所以，若直线与平面所成的角为，则由，知，此方程无解，所以不存在点G ，使得直线与平面所成的角为，即选项D 错误.故选：AB.10.答案：BD解析：如图建立空间直角坐标系：ADG (),,n x y z = 4040n AD z n AG mx ny z ⎧⋅==⎪⎨⋅=-++=⎪⎩ x n =y m =0z =(),,0n n m = EF AG F ADG ADG 4AF n d n ⋅====≤=< EF AG ()0,4,4C ()0,4,0B ()0,0,4BC = (),4,0CG m n =-- ()4,4,4CF =-- BCG (),,m a b c = 40(4)0m BC c m CG ma n b ⎧⋅==⎪⎨⋅=-+-=⎪⎩ b m =4a n =-0c =()4,,0m n m =- CF BCG 60︒sin 60cos ,CF m CF m CF m ⋅︒====⋅ ()24m n n =-4n -=2850m m n n ⎛⎫⋅-⋅+= ⎪⎝⎭CF BCG 60︒则，，，，，，，，故，，，，，，，，对于A ，所以，A 错误；对于C ，记同向的单位向量为，则点P 到直线的距离，故C 错误；对于D ，设点，使，，，，，则，故，则因，则时，即点M 与点Q 重合时，取得最大值3，故D 项正确.故选：BD.122,,333||QC a QC ⎛⎫==-- ⎪⎝⎭ d ==QM tQC = (1,0,2)Q (0,2,0)C (1,2,22)M t t t -+-+(1,2,22)(1,22,22)ME MC t t t t t t ⋅=+--⋅--- 2229123913t t t ⎛⎫=-+=-- ⎪⎝⎭01t ≤≤0t =ME MC ⋅ (1,0,2)Q (0,2,0)C (1,1,0)A (1,2,0)B (0,1,0)D 1(1,1,1)A 1(0,1,1)D (2,0,1)P (1,2,2)QC =-- (1,0,0)AD =- (0,1,0)AB = 1(0,0,1)AA = (0,2,2)BC =- (1,1,0)BD =-- (1,0,1)QP =- 1(1,0,1)AD =- 122(1,0,0)2(0,1,0)2(0,0,1)(1,2,2)AD AB AA QC ++=-++=-≠ (1,2,2)QC =-- CQ (,,)M x y z 01t ≤≤(2,0,0)E (1,,2)(1,2,2)x y z t --=--解析：将半正多面体补成正方体，建立如图所示的空间直角坐标系.，，，，，，，所以，，则，.设直线DE 与直线AF 所成角为，则即，解得12.答案：①②③解析：①平面，EF 取最小值即为E到平面的距离，为分别为，的中点.故①正确.②由①知，三角形到平面的距离为，③建立如图所示的空间直角坐标系，()2,1,0A ()2,2,1F ()1,0,2B ()0,1,2C ()1,2,2D ()0,1,1AF = ()1,1,0BC =- (),,0BE BC λλλ==- []0,1λ∈()1,,2E λλ-(),2,0DE λλ=-- θcos cos ,AF DE AF DE AF DE θ⋅==== 2610λλ+-=λ==1//AA 11BB D D 11BB D D 1AA 1BD BED =1BED h 18883h =⨯⨯⨯=则，作平面ABCD 于点H ，由题意及几何关系得，设点，则，即点H 的轨迹方程为迹长度为.故③正确.13.答案：①③④八面体的表面积为②连接，相交于点O ，连接，在八面体中，平面是正方形，且平面，，在中，，所以该八面体的体积为③若点P 为棱上一动点，当点P 与点重合时，因为在正方形中，，且平面，平面，所以，又因为，是平面内两条相交直线，所以平面，平面可得，③正确；④在正八面体中，，平面，平面所以平面，若点P 为棱上的动点，则点P 到平面的距离与直线到平面的距离相等且是一个定值，三棱锥的体积为是定值，④正确；14.答案：（1）①；()4,8,0M PH ⊥3DH MH =(),y,0H x 22229(4)(8)x y x y ⎡⎤+=-+-⎣⎦229(9)2x y ⎛⎫-+-= ⎪⎝⎭2π=182⨯=AC BD OE ABCD OE ⊥ABCD 2AC BD ==DBE △1OE ===1213⨯=EC C ABCD AC BD ⊥EO ⊥ABCD AC ⊂ABCD AC EO ⊥BD EO BED AC ⊥BED BE ⊂BED AP BE ⊥//EC AF EC ⊄ABF AF ⊂ABF //EC ABF EC ABF EC ABF F ABP -13FAB F ABP P ABF V V S h --==⨯⨯△()1,1,2-②证明见解析（2）证明见解析（3）6解析：（1）①因为，，则.②证明：设，，则，与互换，与互换，与互换，可得，故.（2）证明：因为故.由（1），，，()0,2,1A ()1,3,2B -()021*******,1,2132i j k OA OB i j k i i j k ⨯==-++--=-+=-- ()111,,A x y z ()222,,B x y z 121212212121OA OB y z i z x j x y k x y k z x j y z i⨯=++---()122112211221,,y z y z z x z x x y x y =---2x 1x 2y 1y 2z 1z ()211221122112,,OB OA y z y z z x z x x y x y ⨯=--- ()0,0,00OA OB OB OA ⨯+⨯== sin AOB ∠===1sin 2AOB S OA OB AOB =⋅∠= △AOB ⨯2222()OB OA OB OA OB ⨯-⋅= ()111,,OA x y z = ()222,,OB x y z =()122112211221,,OA OB y z y z z x z x x y x y ⨯=--- ()()()2222122112211221OB y z y z z x z x x y x y ⨯=-+-+-，成立，故，故的几何意义表示：以15.答案：选择①：存在点，，满足；选择②：存在点，，满足；选择③：不存在点E ，F 满足，理由见解析解析：由题意知，正方体的棱长为2，则，，，，，设，，则，，，，所以，.选择①：因为，所以，即，得，若，则，则，故存在点，，满足，142()EF AC a b ⋅=-+ 82AE BF b ⋅=- ()()DE CF DE CF +⊥- ()()0DE CF DE CF +⋅-= 22DE CF = a b =10EF AC ⋅= 42()0a b -+=1a b ==(0,1,2)E 22111x y z ++222222x y z ++()22121212()OA OB x x y y z z ⋅=++2()OA OB ⋅ ⨯1222AOB OA OB OA OB S OA =⨯⋅⨯=⋅⨯ △21()63AOB OA OB S OA OB ⨯=⋅⨯⨯ △2()OA OB ⨯ △⨯(0,1,2)E (1,2,2)F 1EF A C ⊥6AE BF ⋅= 10,,22E ⎛⎫ ⎪⎝⎭3,2,22F ⎛⎫ ⎪⎝⎭1EF A C ⊥5AE BF ⋅= 1EF A C ⊥1111ABCD A B C D -(2,0,0)A (2,2,0)B 1(2,0,2)A (0,0,0)D (0,2,0)C (0,,2)(02)E a a ≤≤(,2,2)(02)F b b ≤≤(,2,0)EF b a =- 1(2,2,2)AC =-- (2,,2)AE a =- (2,0,2)BF b =- (1,2,2)F 1EF A C ⊥此时.选择②：因为，若，则，得故存在点，，满足，此时.选择③：因为，所以与不共线，又，所以，即，则，故不存在点E ，F 满足.826AE BF b ⋅=-= ||DE = (0,,2)DE a = ==10EF AC ⋅= 42()0a b -+=b =10,,22E ⎛⎫ ⎪⎝⎭3,2,22F ⎛⎫ ⎪⎝⎭1EF A C ⊥825AE BF b ⋅=-= 0cos ,1EF DB <〈〉< EF DB (2,2,0)DB = 2b a ≠-2a b +≠142()0EF AC a b ⋅=-+≠ 1EF A C ⊥。