(本小题满分12分)如图,已知正三棱柱的各棱长都是4,是的中点,动点在侧棱上,且不与点重合.(I)当时,求证:;(II)设二面角的大小为,求的最小值.-高三数学

题目简介

(本小题满分12分)如图,已知正三棱柱的各棱长都是4,是的中点,动点在侧棱上,且不与点重合.(I)当时,求证:;(II)设二面角的大小为,求的最小值.-高三数学

题目详情

(本小题满分12分)如图,已知正三棱柱的各棱长都是4, 的中点,动点在侧棱上,且不与点重合.
(I)当时,求证:
(II)设二面角的大小为,求的最小值.
题型:解答题难度:偏易来源:不详

答案

解法一:过EN,连结EF

(I)如图1,连结NF,由直棱柱的性质知,底面ABC侧面
又底面侧面=AC,且底面ABC,所以侧面
NFEF在侧面内的射影,
中,=1,则由,得NF//
,由三垂线定理知
(II)如图2,连结AF,过NM,连结ME,由(I)知侧面
根据三垂线定理得,所以是二面角CAFE的平面角,即
,在中,

,故当即当时,达到最小值,
,此时F重合.
解法二:(I)建立如图3所示的空间直角坐标系,则由已知可得

于是

(II)设平面AEF的一个法向量为
则由(I)得
于是由可得


又由直三棱柱的性质可取侧面
的一个法向量为
于是由为锐角可得,∴
,得,即
故当,即点F与点重合时,取得最小值

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