本题导读

立体几何证明 + 计算。(1)菱形对角线互垂直 + 底面,凑出线面垂直再升面面垂直;(2)由体积逆求出边长与 ,侧面积逐面计算。

📌【题干】

Question

(2015年新课标I卷(文)) 如图,四边形 为菱形, 为 与 的交点, 平面 .

(1) 证明:平面 平面 ;

(2) 若 ,,三棱锥 的体积为 ,求该三棱锥的侧面积.

🔍【思路分析】

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  1. (1)菱形 ; 底面 。 平面 平面 平面 。
  2. (2)设边长 :; 结合 底面得 。
  3. 体积方程解出 ,再算三个侧面积。

✅【答案】

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(1) 证明见解析

(2)

✍【详细解析】

Abstract

(1) 四边形 为菱形,对角线互相垂直,故 .

又 平面 , 平面 ,故 .

, 平面 ,所以 平面 .

又 平面 ,故平面 平面 .

(2) 设菱形边长为 . 由 得

且 ,.

设 . 由 平面 得 ,而 ,故

的面积等于菱形面积的一半:. 由体积

于是 ,.

在等腰 中,,,故

与 为全等等腰三角形:底 ,腰 ,底上的高 ,

故三棱锥 的侧面积为 .

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:线面垂直的判定与性质;面面垂直的判定;三棱锥的体积与侧面积计算。

  2. 核心方法:“菱形对角线互相垂直”是垂直关系的免费礼物;体积条件用来”逆求”棱长。

  3. 避坑指南:① 时 是长对角线(), 是短的(),别弄反;② 求侧面积时 用对角线乘高,另两面用等腰结构,三个面分开算别混。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:全国卷立体几何解答题的两大模板之一:“垂直证明 + 体积/侧面积计算”;本题与 2015 年新课标Ⅰ理 18 题(同一图形背景的理科版)互为镜像。

  2. 结论推广: 若把 改为 ,则 的位置不再唯一,须补充条件才能定值——可见""正是用来锁死 的。

  3. 方法推广: 立体几何计算题通用流程:设基本量(边长 )→ 用垂直与体积条件列方程 → 解出全部所需线段长 → 分面算面积。

🔗【关联脉络】

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