如图,圆柱OO1内有一个三棱柱ABC-A1B1C1,三棱柱的底面为圆柱底面的内接三角形,且AB是圆O的直径,(Ⅰ)证明:平面A1ACC1⊥平面B1BCC1;(Ⅱ)设AB=AA1,在圆柱OO1内随机选取

题目简介

如图,圆柱OO1内有一个三棱柱ABC-A1B1C1,三棱柱的底面为圆柱底面的内接三角形,且AB是圆O的直径,(Ⅰ)证明:平面A1ACC1⊥平面B1BCC1;(Ⅱ)设AB=AA1,在圆柱OO1内随机选取

题目详情

如图,圆柱OO1内有一个三棱柱ABC-A1B1C1,三棱柱的底面为圆柱底面的内接三角形,且AB是圆O的直径,
(Ⅰ)证明:平面A1ACC1⊥平面B1BCC1
(Ⅱ)设AB=AA1,在圆柱OO1内随机选取一点,记该点取自于三棱柱ABC-A1B1C1内的概率为p,
(ⅰ)当点C在圆周上运动时,求p的最大值;
(ⅱ)记平面A1ACC1与平面B1OC所成的角为θ(0°<θ≤90°),当p取最大值时,求cosθ的值.
题型:解答题难度:偏难来源:福建省高考真题

答案

解:(Ⅰ)∵A1A⊥平面ABC,BC平面ABC,
∴A1A⊥BC,
∵AB是圆O的直径,
∴BC⊥AC,
又AC∩A1A=A,
∴BC⊥平面A1ACC1,而BC平面B1BCC1,
所以平面A1ACC1⊥平面B1BCC1。
(Ⅱ)(ⅰ)设圆柱的底面半径为r,则AB=AA1=2r,
故三棱柱ABC-A1B1C1的体积
又∵

当且仅当时等号成立,
从而,V1≤2r3;
而圆柱的体积V=πr2·2r=2πr3,

当且仅当AC=BC=r,即OC⊥AB时等号成立,
所以,p的最大值等于
(ⅱ)由(ⅰ)可知,p取最大值时,OC⊥AB,
于是,以O为坐标原点,建立空间直角坐标系D-xyz(如图),
则C(r,0,0),B(0,r,0),B1(0,r,2r),
∵BC⊥平面A1ACC1,
是平面A1ACC1的一个法向量,
设平面B1OC的法向量n=(x,y,z),
,得,故
取z=1,得平面B1OC的一个法向量为n=(0,-2,1),

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