福建省三明市2020-2021学年高一下学期普通高中期末考试质量检测数学试卷及参考答案
展开2020-2021学年福建省三明市高一(下)期末数学试卷
一、选择题(共8小题,每小题5分,共40分).
1.青少年近视问题已经成为我国面临的重要社会问题.现用分层随机抽样的方法调查某校学生的视力情况,该校三个年级的学生人数如表:
年级
高一
高二
高三
人数
550
500
450
已知在抽取的样本中,高二年级有20人,那么该样本中高三年级的人数为( )
A.18 B.20 C.22 D.24
2.用斜二测画法画水平放置的△ABC的直观图△A′B′C′如图所示,则在△ABC的三边及中线AD中,最长的线段是( )
A.AB B.AD C.BC D.AC
3.下列结论正确的是( )
A.事件A的概率P(A)必有0<P(A)<1
B.事件A的概率P(A)=0.999,则事件A是必然事件
C.用某种药物对患有胃溃疡的500名病人治疗,结果有380人有明显的疗效,现有胃溃疡的病人服用此药,则估计其有明显的疗效的可能性为76%
D.某奖券中奖率为50%,则某人购买此券10张,一定有5张中奖
4.若某同学连续3次考试的名次(3次考试均没有出现并列名次的情况)不低于第3名,则称该同学为班级的尖子生.根据甲、乙、丙、丁四位同学过去连续3次考试名次的数据,推断一定是尖子生的是( )
A.甲同学:平均数为2,方差小于1
B.乙同学:平均数为2,众数为1
C.丙同学:中位数为2,众数为2
D.丁同学:众数为2,方差大于1
5.设D,E分别为△ABC两边BC,CA的中点,则=( )
A. B. C. D.
6.袋子中有大小、形状、质地完全相同的4个小球,分别写有“风”、“展”、“红”、“旗”四个字,若有放回地从袋子中任意摸出一个小球,直到写有“红”、“旗”的两个球都摸到就停止摸球.利用电脑随机产生1到4之间取整数值的随机数,用1,2,3,4分别代表“风”、“展”、“红”、“旗”这四个字,以每三个随机数为一组,表示摸球三次的结果,经随机模拟产生了以下20组随机数:
411 231 324 412 112 443 213 144 331 123
114 142 111 344 312 334 223 122 113 133
由此可以估计,恰好在第三次就停止摸球的概率为( )
A. B. C. D.
7.如图,在三棱锥P﹣ABC中,点D,E分别为棱PB,BC的中点.若点F在线段AC上,且满足AD∥平面PEF,则的值为( )
A.1 B.2 C. D.
8.△ABC中,若AB=AC=5,BC=6,点E满足,直线CE与直线AB相交于点D,则cos∠ADE=( )
A. B. C. D.
二、选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求.全部选对的得5分,有选错的得0分,部分选对的得2分.
9.从1至9这9个自然数中任取两个,有如下随机事件:
A=“恰有一个偶数”,B=“恰有一个奇数”,
C=“至少有一个是奇数”,D=“两个数都是偶数”,
E=“至多有一个奇数”.
下列结论正确的有( )
A.A=B B.B⊆C
C.D∩E=∅ D.C∩D=∅,C∪D=Ω
10.下列命题正确的是( )
A.若,则或
B.已知,,则向量在向量上的投影向量的坐标为(0,4)
C.若,则向量,的夹角为钝角
D.设,是同一平面内两个不共线的向量,则,可作为该平面的一个基底
11.如图,在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点E,F分别是棱C1D1,A1D1上的动点.给出下面四个命题,其中正确的是( )
A.EF∥AC
B.直线AF与直线CE所成角的最大值是
C.若直线AF与直线CE相交,则交点在直线DD1上
D.若直线AF与直线CE相交,则二面角E﹣AC﹣D的平面角的最小正切值为
12.在△ABC中,∠ABC=90°,,BC=1,P为△ABC内一点,∠BPC=90°,下列结论正确的是( )
A.若,则
B.若∠APB=150°,则
C.△BPC的面积的最大值为
D.△ABP的面积的取值范围是
三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
13.已知a为实数,若复数z=(a2﹣4)+(a+2)i为纯虚数,则a= .
14.2021年1月1日起,三明市全面铺开市区生活垃圾分类工作,生活垃圾需按照“可回收物”、“有害垃圾”、“厨余垃圾”、“其他垃圾”的标准进行分类投放.若某居民将“厨余垃圾“和“可回收物“两袋垃圾随机地投放到四个分类垃圾桶中的两个,则两袋垃圾均投放准确的概率为 .
15.“阿基米德多面体”也称为半正多面体,是由两种或两种以上的正多边形围成的多面体.半正多面体体现了数学的对称美.如图,是一个棱长为1的半正多面体,它的所有顶点都在同一个正方体的表面上.则该正方体的棱长为 ;半正多面体的表面积为 .
16.已知正三棱锥A﹣BCD的底面是边长为3的正三角形,其外接球O的表面积为16π,且点A到底面BCD的距离小于外接球O的半径,E为AD的中点,则异面直线AB与CE所成角的余弦值为 .
四、解答题:本题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
17.在复平面内,O为坐标原点,复数,所对应的向量分别为,.
(1)求所对应的点C的坐标;
(2)求的值.
18.三棱柱ABC﹣A1B1C1中,侧面BCC1B1是边长为的菱形,A1C1=B1C=2,A1B1⊥平面BCC1B1,E,F分别是AC,BB1的中点.
(1)求证:EF∥平面A1B1C;
(2)求直线A1C1与平面A1B1C所成的角.
19.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a=b(sinC+cosC).
(1)求B;
(2)若a=1,,求△ABC的面积.
20.为庆祝中国共产党成立100周年,某校举行了党史知识竞赛,在必答题环节,甲、乙两位选手分别从3道选择题、2道填空题中随机抽取2道题作答,若甲每道题答对的概率为,乙每道题答对的概率为,且甲乙答对与否互不影响,各题的结果也互不影响.求:
(1)甲至少抽到1道填空题的概率;
(2)甲答对的题数比乙多的概率.
21.已知A,B两家公司的员工月均工资情况如图:
(1)以每组数据的区间中点值代表该组数据的平均水平,根据图1估计A公司员工月均工资的平均数、中位数,你认为用哪个数据更能反映该公司普通员工的工资水平?请简要说明理由.
(2)小明拟到A,B两家公司中的一家应聘,以公司普通员工的工资水平作为决策依据,他应该选哪个公司?
22.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是菱形,∠BAD=60°,△PAD是正三角形,E为线段AD的中点,.
(1)求证:平面PBC⊥平面PBE;
(2)是否存在点F,使得?若存在,求出λ的值;若不存在,请说明理由.
(3)若平面PAD⊥平面ABCD,在平面PBE内确定一点H,使CH+FH的值最小,并求此时的值.
参考答案
一、选择题(共8小题,每小题5分,共40分).
1.青少年近视问题已经成为我国面临的重要社会问题.现用分层随机抽样的方法调查某校学生的视力情况,该校三个年级的学生人数如表:
年级
高一
高二
高三
人数
550
500
450
已知在抽取的样本中,高二年级有20人,那么该样本中高三年级的人数为( )
A.18 B.20 C.22 D.24
解:设该样本中高三年级的人数为n,
由分层抽样的性质列方程得:
,
解得n=18.
故选:A.
2.用斜二测画法画水平放置的△ABC的直观图△A′B′C′如图所示,则在△ABC的三边及中线AD中,最长的线段是( )
A.AB B.AD C.BC D.AC
解:由斜二测画法法则知,直观图△A′B′C′对应的原图形△ABC是直角三角形,
其中AC是斜边,AD是直角边上的中线,所以最长的线段是AC.
故选:D.
3.下列结论正确的是( )
A.事件A的概率P(A)必有0<P(A)<1
B.事件A的概率P(A)=0.999,则事件A是必然事件
C.用某种药物对患有胃溃疡的500名病人治疗,结果有380人有明显的疗效,现有胃溃疡的病人服用此药,则估计其有明显的疗效的可能性为76%
D.某奖券中奖率为50%,则某人购买此券10张,一定有5张中奖
解:由概率的基本性质,事件A的概率P(A)的值满足0≤P(A)≤1,故A错误;
必然事件概率为1,故B错误;
某奖券中奖率为50%,则某人购买此券10张,不一定有5张中奖,故D错误.
故选:C.
4.若某同学连续3次考试的名次(3次考试均没有出现并列名次的情况)不低于第3名,则称该同学为班级的尖子生.根据甲、乙、丙、丁四位同学过去连续3次考试名次的数据,推断一定是尖子生的是( )
A.甲同学:平均数为2,方差小于1
B.乙同学:平均数为2,众数为1
C.丙同学:中位数为2,众数为2
D.丁同学:众数为2,方差大于1
解:记甲同学三次考试名次为a,b,c,
则=2,<1,
若甲同学三次考试名次中低于第3名的,不妨设a≥4,
则(a﹣2)2≥4,与<1相矛盾,故A正确,
若三次考试名次为1,1,4,满足平均数为2,众数为1,故B错,
若三次考试名次为2,2,4,满足中位数为2,众数为2,故C错,
若三次考试名次为2,2,4,满足众数为2,方差大于1,故D错,
故选:A.
5.设D,E分别为△ABC两边BC,CA的中点,则=( )
A. B. C. D.
解:因为D,E分别为△ABC两边BC,CA的中点,
所以=(+)+(﹣)=(+)+(﹣)=.
故选:D.
6.袋子中有大小、形状、质地完全相同的4个小球,分别写有“风”、“展”、“红”、“旗”四个字,若有放回地从袋子中任意摸出一个小球,直到写有“红”、“旗”的两个球都摸到就停止摸球.利用电脑随机产生1到4之间取整数值的随机数,用1,2,3,4分别代表“风”、“展”、“红”、“旗”这四个字,以每三个随机数为一组,表示摸球三次的结果,经随机模拟产生了以下20组随机数:
411 231 324 412 112 443 213 144 331 123
114 142 111 344 312 334 223 122 113 133
由此可以估计,恰好在第三次就停止摸球的概率为( )
A. B. C. D.
解:经随机模拟产生了以下20组随机数:
411 231 324 412 112 443 213 144 331 123
114 142 111 344 312 334 223 122 113 133
共有20组随机数,
恰好在第三次就停止摸球的随机数有:324,144,133,共有3个,
所以恰好在第三次就停止摸球的概率为.
故选:B.
7.如图,在三棱锥P﹣ABC中,点D,E分别为棱PB,BC的中点.若点F在线段AC上,且满足AD∥平面PEF,则的值为( )
A.1 B.2 C. D.
解:连接CD,交PE于G,连接FG,如图,
∵AD∥平面PEF,平面ADC∩平面PEF=FG,
∴AD∥FG,
∵点D,E分别为棱PB,BC的中点.
∴G是△PBC的重心,
∴==.
故选:C.
8.△ABC中,若AB=AC=5,BC=6,点E满足,直线CE与直线AB相交于点D,则cos∠ADE=( )
A. B. C. D.
解:根据题意,直线CE与直线AB相交于点D,设=λ,
则=λ(+)=+,
又由A、D、B三点共线,则+=1,解可得λ=3,
故=+,
=﹣=﹣﹣=(﹣)=,
又由AB=5,则AD=3,DC=2,
则在△ABC中,cos∠ABC==,
则CD2=BD2+BC2﹣2BD×BC×cos∠ABC=,则CD=,
故在△ADC中,cos∠ADE=cos∠ADC==;
故选:A.
二、选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求.全部选对的得5分,有选错的得0分,部分选对的得2分.
9.从1至9这9个自然数中任取两个,有如下随机事件:
A=“恰有一个偶数”,B=“恰有一个奇数”,
C=“至少有一个是奇数”,D=“两个数都是偶数”,
E=“至多有一个奇数”.
下列结论正确的有( )
A.A=B B.B⊆C
C.D∩E=∅ D.C∩D=∅,C∪D=Ω
解:∵从1至9这9个自然数中任取两个,
∴当恰有一个偶数时,另外一个必为奇数,当恰有一个奇数时,另外一个必为偶数,故A=B,故A选项正确,
“至少有一个是奇数的事件”包含”恰有一个奇数的事件”,故B⊆C,故B选项正确,
“至多有一个奇数的事件”包含“一个奇数,一个偶数的事件”和“两个都为偶数的事件”,故D,E不互斥,故C选项错误,
C=“至少有一个是奇数”,D=“两个数都是偶数”,C和D即是互斥事件,又是对立事件,故D选项正确.
故选:ABD.
10.下列命题正确的是( )
A.若,则或
B.已知,,则向量在向量上的投影向量的坐标为(0,4)
C.若,则向量,的夹角为钝角
D.设,是同一平面内两个不共线的向量,则,可作为该平面的一个基底
解:对于A:若,若不为,则,故A错误;
对于B:已知,,所以cos=,故向量在向量上的投影向量为,所以向量的坐标为(0,4),故B正确;
对于C:若,则向量,的夹角为钝角或相反向量,故C错误;
对于D:设,是同一平面内两个不共线的向量,则,,所以=(2,1),,由于不共线,所以可作为该平面的一个基底,故D正确;
故选:BD.
11.如图,在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点E,F分别是棱C1D1,A1D1上的动点.给出下面四个命题,其中正确的是( )
A.EF∥AC
B.直线AF与直线CE所成角的最大值是
C.若直线AF与直线CE相交,则交点在直线DD1上
D.若直线AF与直线CE相交,则二面角E﹣AC﹣D的平面角的最小正切值为
解:对于A选项,当E在C1,F在A1时,EF∥AC,但点E,F是动点,故A选项错误,
对于B选项,直线AF与直线CE所成角的最大值就是E,F与D1重合时取得,夹角是,故B选项正确,
对于C选项,∵空间3个平面两两相交有3条交线,要么互相平行,要么相交于一点,
∴直线AF与直线CE相交,则交点在直线DD1上,故C选项正确,
对于D选项,当E,F与D1重合时,二面角E﹣AC﹣D的平面角最小,连接BD交AC于O,连接AD1,CD1,OD1,
∵AD1=CD1,O为AC的中点,
∴D1O⊥AC,
又∵DO⊥AC,
∴∠D1OD 为二面角E﹣AC﹣D的平面角,
设正方体的边长为a,则OD=,
∴,故D选项正确.
故选:BCD.
12.在△ABC中,∠ABC=90°,,BC=1,P为△ABC内一点,∠BPC=90°,下列结论正确的是( )
A.若,则
B.若∠APB=150°,则
C.△BPC的面积的最大值为
D.△ABP的面积的取值范围是
解:对于A:当PB=时,∠PBC=60°,∴∠PBA=30°,
在△PBA中,由余弦定理,得PA2=AB²+PB²﹣2AB•PB•cos30°
=3+﹣2×××=,∴PA=,故A错误;
对于B:∠APB=150°时,设∠BCP=α,α∈(0°,60°),
则∠PAB=30°﹣α,所以=tanα,
因为BC=1,所以PB=BC•sinα=sinα,
在△PBA中,根据正弦定理,=,
可得=,
化简得cosα=4sinα,所以tanα=,
所以=,故B正确;
对于C:由B得∠BCP=α时,PC=cosα,BP=sinα,α∈(0°,60°),
所以S△PBC=sinαcosα=sin2α,
当2α=90°,即α=45°时,sin2α取到最大值1,
则△PBC的最大值为,故C正确;
对于D:由C得,当∠BCP=α时,∠PBA=α,α∈(0°,60°),
所以在直角坐标系中,又xP=sinαcosα,yP=sin2α,
所以S△PBA=BA•yP=×sin2α=sin2α,
因为sinα在(0°,60°)上单调递增,故sin2α在(0°,60°)上单调递增,
所以sin20°=0,sin260=,
所以sin20°=0,sin260°=,
所以S△PBA∈(0,),故D错误,
故选:BC.
三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
13.已知a为实数,若复数z=(a2﹣4)+(a+2)i为纯虚数,则a= 2 .
解:若复数z=(a2﹣4)+(a+2)i为纯虚数,
则,求得a=2,
故答案为:2.
14.2021年1月1日起,三明市全面铺开市区生活垃圾分类工作,生活垃圾需按照“可回收物”、“有害垃圾”、“厨余垃圾”、“其他垃圾”的标准进行分类投放.若某居民将“厨余垃圾“和“可回收物“两袋垃圾随机地投放到四个分类垃圾桶中的两个,则两袋垃圾均投放准确的概率为 .
解:“厨余垃圾“和“可回收物“两袋垃圾随机地投放到四个分类垃圾桶中,共有种不同的投放方法,
两袋垃圾均投放准确,则共有1种投放方法,
所以两袋垃圾均投放准确的概率为.
故答案为:.
15.“阿基米德多面体”也称为半正多面体,是由两种或两种以上的正多边形围成的多面体.半正多面体体现了数学的对称美.如图,是一个棱长为1的半正多面体,它的所有顶点都在同一个正方体的表面上.则该正方体的棱长为 ;半正多面体的表面积为 .
解:由题意,可将正六边形补全为正方形,
则△DEF是斜边为1的等腰直角三角形,直角边DF=,
所以正方形的边长为DC=1+2×=;
半多面体包含6个正六边形,8个正三角形,
每个正六边形的面积,
每个等边三角形的面积,
所以半个正多面体的表面积为=.
故答案为:;.
16.已知正三棱锥A﹣BCD的底面是边长为3的正三角形,其外接球O的表面积为16π,且点A到底面BCD的距离小于外接球O的半径,E为AD的中点,则异面直线AB与CE所成角的余弦值为 .
解:因为外接球球O的表面积为16π,
设其半径为r,则有4πr2=16π,解得r=2,
设点A到平面BCD的距离为x,
则有(x﹣2)2+()2=22,解得x=1或x=3(舍),
取BD的中点Q,则EQ∥AB,
所以异面直线AB与CE所成角为∠QEC或它的补角,
AB===2,即AC=AD=2,
所以EQ=1,而CQ==,
cos∠CAD==﹣,
所以CE2=AC2+AE2﹣2AC•AEcos∠CAD=4+1﹣2×=,
所以CE==,
cos∠QEC===﹣,
故异面直线AB与CE所成角的余弦值为.
故答案为:.
四、解答题:本题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
17.在复平面内,O为坐标原点,复数,所对应的向量分别为,.
(1)求所对应的点C的坐标;
(2)求的值.
解:(1)∵,,
∴,
∴点C的坐标为.
(2)∵,,,
∴,
∴.
18.三棱柱ABC﹣A1B1C1中,侧面BCC1B1是边长为的菱形,A1C1=B1C=2,A1B1⊥平面BCC1B1,E,F分别是AC,BB1的中点.
(1)求证:EF∥平面A1B1C;
(2)求直线A1C1与平面A1B1C所成的角.
【解答】(1)证明:如图,取BC的中点G,连接EG,FG,
则EG∥AB,FG∥B1C,
∵AB∥A1B1,∴EG∥A1B1,
∵EG⊄平面A1B1C,A1B1⊂平面A1B1C,
∴EG∥平面A1B1C;
∵FG⊄平面A1B1C,B1C⊂平面A1B1C,
∴FG∥平面A1B1C;
又EG∩FG=G,EG,FG⊂平面EFG,
∴平面EFG∥平面A1B1C;
∵EF⊂平面EFG,∴EF∥平面A1B1C;
(2)解:设BC1与B1C交于点H,连接A1H,
∵侧面BCC1B1是边长为的菱形,A1C1=B1C=2,
∴B1C⊥HC1,B1H=1,
∴;
∵A1B1⊥平面BCC1B1,HC1⊂平面BCC1B1,
∴A1B1⊥HC1,
∵B1C∩A1B1=B1,B1C,A1B1⊂平面A1B1C,
∴HC1⊥平面A1B1C,
∴∠C1A1H为直线A1C1与平面A1B1C所成的角;
∵A1H⊂平面A1B1C,∴HC1⊥A1H;
∵又,A1C1=2,
∴,
∴,即直线A1C1与平面A1B1C所成的角为.
19.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a=b(sinC+cosC).
(1)求B;
(2)若a=1,,求△ABC的面积.
解:(1)∵a=b(sinC+cosC),
由正弦定理得,sinA=sinB(sinC+cosC),
∴sin(B+C)=sinB(sinC+cosC),
∴sinBcosC+cosBsinC=sinBsinC+sinBcosC,
∴cosBsinC=sinBsinC,
∴cosB=sinB,
∴tanB=1,
又B∈(0,π),
∴.
(2)∵,,
∴,可得,
∴由正弦定理,可得,
∴.
20.为庆祝中国共产党成立100周年,某校举行了党史知识竞赛,在必答题环节,甲、乙两位选手分别从3道选择题、2道填空题中随机抽取2道题作答,若甲每道题答对的概率为,乙每道题答对的概率为,且甲乙答对与否互不影响,各题的结果也互不影响.求:
(1)甲至少抽到1道填空题的概率;
(2)甲答对的题数比乙多的概率.
解:(1)记3道选择题的题号为1,2,3,2道填空题的题号为4,5,
则试验的样本空间Ω={(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(2,3),(2,4),(2,5),(3,4),(3,5),(4,5)},
共有10个样本点,且每个样本点是等可能发生的,所以这是一个古典概型,
记事件A=“甲至少抽到1道填空题”,
则A={(1,4),(1,5),(2,4),(2,5),(3,4),(3,5),(4,5)},
所以n(A)=7,
故,
因此甲至少抽到1道填空题的概率为;
(2)设事件A1,A2分别表示甲答对1道题,2道题,事件B0,B1分别表示乙答对0道题,1道题,
则,
,
,
,
记事件B=“甲答对的题数比乙多”,
则B=A1B0∪A2B0∪A2B1,且A1B0,A2B0,A2B1两两互斥,A1与B0,A2与B0,A2与B1分别相互独立,
所以P(B)=P(A1B0)+P(A2B0)+P(A2B1)
=P(A1)P(B0)+P(A2)P(B0)+P(A2)P(B1)
=,
故甲答对的题数比乙多的概率为.
21.已知A,B两家公司的员工月均工资情况如图:
(1)以每组数据的区间中点值代表该组数据的平均水平,根据图1估计A公司员工月均工资的平均数、中位数,你认为用哪个数据更能反映该公司普通员工的工资水平?请简要说明理由.
(2)小明拟到A,B两家公司中的一家应聘,以公司普通员工的工资水平作为决策依据,他应该选哪个公司?
解:(1)A公司员工月均工资的平均数为:
0.3×0.18+0.5×0.29+0.7×0.3+0.9×0.21+29×0.02=1.178(万元),
由A公司员工月均工资的扇形图知,在0.6万元以下的比例为0.18+0.29=0.47,
A公司员工月均工资在0.8万元以下的比例为0.18+0.29+0.3=0.77,
A公司员工月均工资的中位数为(万元),
∵平均数受每一个数据的影响,越离群的数据对平均数的影响越大,
又∵公司少数员工的月收入很高,在这种情况下平均数明显右偏,
∴并不能较好的反映普通员工的收入水平,
∵中位数不受少数极端数据的影响,
∴中位数可以较好的反映普通员工的收入水平.
(2)B公司员工月均工资的平均数为:
(0.3×0.375+0.5×0.75+0.7×2.75+0.9×1+1.1×0.125)×0.2=0.69(万元),
由B公司员工月均工资的频率分布直方图知,在0.6万元以下的比例为(0.375+0.75)×0.2=0.225,
B公司员工月均工资在0.8万元以下的比例为(0.375+0.75+2.75)×0.2=0.775,
B公司员工月均工资的中位数为(万元),
∵B公司员工工资数据较为集中,月工资的平均数和中位数均能反映该公司普通员工的平均收入水平,
又∵B公司员工月工资(万元)平均数为0.69,中位数为0.7,
均大于反映A公司普通员工的收入水平的中位数0.62,
∴以公司普通员工的工资水平作为决策依据,小明应该选B公司应聘.
22.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是菱形,∠BAD=60°,△PAD是正三角形,E为线段AD的中点,.
(1)求证:平面PBC⊥平面PBE;
(2)是否存在点F,使得?若存在,求出λ的值;若不存在,请说明理由.
(3)若平面PAD⊥平面ABCD,在平面PBE内确定一点H,使CH+FH的值最小,并求此时的值.
【解答】(1)证明:∵△PAD是正三角形,E为线段AD的中点,
∴PE⊥AD.
∵ABCD是菱形,∴AD=AB.
又∵∠BAD=60°,∴△ABD是正三角形,
∴BE⊥AD,而BE∩PE=E,
∴AD⊥平面PBE.
又∵AD∥BC,∴BC⊥平面PBE.
∵BC⊂平面PBC,∴平面PBC⊥平面PBE;
(2)解:由,知.
∴,
又VD﹣PFB=VP﹣BDC﹣VF﹣BCC=λVF﹣BCD,
因此,的充要条件是,
∴λ=4.
即存在满足的点F,使得,此时λ=4;
(3)解:延长CB到C',使得BC=BC',
由(1)知CB⊥平面PBE,
则C'是点C关于面PBE的对称点,
在平面PBC中,过点C'作C'F⊥PC,垂足为F,交PB于H,则点H是使CH+FH的值最小的点.
设BC=2a,则,
∵平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,PE⊥AD,
∴PE⊥平面ABCD,∵BE⊂平面ABCD,
∴PE⊥BE,得,
∴,
∴,
得.
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