本题导读
折叠前 ,折叠保持 、,故 平面 ,又 ;,。
📌【题干】
Question
(2015年陕西卷(文)) 如图 1,在直角梯形 中,,,, 是 的中点, 是 与 的交点. 将 沿 折起到图 2 中 的位置,得到四棱锥 .
(1) 证明: 平面 ;
(2) 若平面 平面 ,四棱锥 的体积为 ,求 的值.
🔍【思路分析】
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折叠前 ,折叠保持 、,故 平面 ,又 ;,。
✅【答案】
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(2)
✍【详细解析】
Abstract
折叠前:以 为原点、、 所在直线为轴建立平面直角坐标参照(或在平面内计算),,,,,则 方向,,故 (等腰直角三角形中的对角线互相垂直,也可用勾股逆定理验证 中 、 与 的边长关系)。
(1) 因为 是 与 的交点, 在折痕 上,所以 ;折叠是绕 进行的,保持 (折叠前 )。
与 是平面 内相交于 的两条直线,且都垂直于 ,故 平面 。
又折叠前 且 ,故 是平行四边形,。由 平面 得 平面 。
(2) 四边形 是平行四边形,底边 ,高为 (),故其面积 。
平面 平面 时,四棱锥的高等于 到 的距离。 是等腰直角三角形(,), 到 的距离为
。
于是 ,
解得 ,即 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:翻折中的垂直关系保持;线面垂直的判定与性质;四棱锥的体积
核心方法:“折痕是垂直关系的锚点:折前 → 折后 “,平行四边形传递
避坑指南:①折叠只改变 内部与底面的位置关系,折痕 上的点(如 )到 、 的距离与角度在各自半平面内不变;②四棱锥的高不是 ,而是 到底面 的距离,面面垂直时恰为 到 的距离;③ 解立方时 。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:“梯形折叠成四棱锥”是翻折型立几大题的经典构图(doc 考点定位:线面垂直的判定、面面垂直的性质定理、空间几何体的体积),本题以等腰直角三角形为折体、平行四边形为底座。
结论推广:一般地,等腰直角三角形(直角边 )沿斜边为折痕翻折,顶点到斜边的距离恒为 ;折痕两侧的垂直关系”平折不变”是所有翻折题的通则。
方法推广:翻折题两问结构:第一问用”折前算好的垂直/长度”加折痕锚点推线面垂直;第二问把面面垂直翻译成”高 = 折体顶点到折痕的距离”,回平面图形算高。
🔗【关联脉络】
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