2024-2025学年北京大峪中学(1、3班)高二(下)期中数学试卷含答案_第1页
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2024-2025学年北京市门头沟区大峪中学(1、3班)高二(下)期中数学试卷一、选择题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题列出的四个选项中,选出符合题目要求的一项。1.(4分)在△ABC中,a=3,b=5,sinA=13,则sinA.15 B.59 C.52.(4分)直线x+y−3A.30° B.45° C.60° D.135°3.(4分)过点(1,0)且与直线x﹣2y﹣2=0平行的直线方程是()A.x﹣2y﹣1=0 B.x﹣2y+1=0 C.2x+y﹣2=0 D.x+2y﹣1=04.(4分)已知直线m⊥平面α,则“直线n⊥m”是“n∥α”的()A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件5.(4分)以A(1,3),B(﹣1,1)为端点的线段的垂直平分线的方程为()A.x﹣y+2=0 B.2x﹣y+2=0 C.x+y﹣2=0 D.x+2y﹣4=06.(4分)若直线3x+y+a=0过圆x2+y2+2x﹣4y=0的圆心,则a的值为()A.﹣1 B.1 C.3 D.﹣37.(4分)以下命题(其中a,b表示直线,α表示平面)①若a∥b,b⊂α,则a∥α②若a∥α,b∥α,则a∥b③若a∥b,b∥α,则a∥α④若a∥α,b⊂α,则a∥b其中正确命题的个数是()A.3个 B.2个 C.1个 D.0个8.(4分)已知圆锥的轴截面是一个边长为2的等边三角形,则该圆锥的体积为()A.33π B.π C.2π9.(4分)若直线y=x+m与曲线y=1−x2A.(−2,2) B.(1,2)10.(4分)如图,正四面体A﹣BCD中,点M在AB上,点N在CD上,AMMB=CNND=λ,(0<λ<1),MN与AC夹角为αλ,MN与BD夹角为βλ,设f(λ)=αλ+βλ,当λ∈A.常函数 B.单调减函数 C.单调增函数 D.先单调递增后单调递减二、填空题共5小题,每小题5分,共25分。11.(5分)在△ABC中,三个内角A,B,C的对边分别是a,b,c,若a=2,b=4,C=60°,则c=,A=.12.(5分)长方体的长、宽、高分别为12、4、3,则其对角线长为.13.(5分)如图,长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,ABCD是边长为1的正方形,D1B与平面ABCD所成的角为45°,则棱AA1的长为,二面角B﹣DD1﹣C的大小为.14.(5分)已知直线ax+y﹣1=0与圆C:(x﹣1)2+(y+a)2=1相交于A,B两点,且△ABC为等腰直角三角形,则实数a的值为.15.(5分)已知正方体ABCD﹣A1B1C1D1,点E、F、G分别是棱B1B、AB和B1C1上的动点,观察直线CE与D1F,CE与D1G.给出下列结论:①对于任意点E,存在点F,使得D1F⊥CE;②对于任意点F,存在点E,使得CE⊥D1F;③对于任意点E,存在点G,使得D1G⊥CE;④对于任意点G,存在点E,使得CE⊥D1G.其中,所有正确结论的序号是.三、解答题共6小题,共85分。解答应写出文字说明,演算步骤或证明过程。16.(13分)设直线l:x+2y﹣2=0.(Ⅰ)求与直线l的距离为5的直线的方程;(Ⅱ)求圆C:(x+2)2+(y+1)2=1关于直线l的对称圆的方程.17.(14分)在△ABC中,bcosA+acosB=c2.(Ⅰ)求c的值;(Ⅱ)已知sinC=35,∠B=π18.(13分)如图所示,四面体ABCD被一平面所截,截面与4条棱AB,AC,CD,BD相交于E,F,G,H4点,且截面EFGH是一个平行四边形.(1)求证:EF∥BC;(2)求证:AD∥平面EFGH.19.(15分)如图所示,直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AC=12AA1=1,D是AA1(Ⅰ)求证:DC1⊥BC;(Ⅱ)若AC=BC,求平面BDC1与平面ABC所成角的余弦值.20.(15分)如图1,在△ABC中,D,E分别为AB,AC的中点,O为DE的中点,AB=AC=25,BC=4.将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使得平面A1DE⊥平面BCED(Ⅰ)求证:A1O⊥BD;(Ⅱ)求直线A1C和平面A1BD所成角的正弦值;(Ⅲ)线段A1C上是否存在点F,使得直线DF和BC所成角的余弦值为53?若存在,求出A21.(15分)如图,在四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中,侧棱AA1⊥底面ABCD,AB∥DC,AA1=1,AB=3k,AD=4k,BC=5k,DC=6k,(k>0).(Ⅰ)求证:CD⊥平面ADD1A1;(Ⅱ)若点A1到平面AB1C的距离为67,求k(Ⅲ)现将与四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1形状和大小完全相同的两个四棱柱拼成一个新的凸四棱柱,在这些拼接成的新四棱柱中,记其中最小的表面积为f(k),写出f(k)的解析式.(直接写出答案,不必说明理由)

2024-2025学年北京市门头沟区大峪中学(1、3班)高二(下)期中数学试卷参考答案与试题解析一.选择题(共10小题)题号12345678910答案BDABCBDADA一、选择题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题列出的四个选项中,选出符合题目要求的一项。1.(4分)在△ABC中,a=3,b=5,sinA=13,则sinA.15 B.59 C.5【分析】由正弦定理列出关系式,将a,b及sinA的值代入即可求出sinB的值.【解答】解:∵a=3,b=5,sinA=1∴由正弦定理得:sinB=bsinA故选:B.【点评】此题考查了正弦定理,熟练掌握正弦定理是解本题的关键.2.(4分)直线x+y−3A.30° B.45° C.60° D.135°【分析】求出直线的斜率,然后求出直线的倾斜角.【解答】解:直线x+y−3故选:D.【点评】本题是基础题,考查直线的斜率与倾斜角的关系,考查计算能力.3.(4分)过点(1,0)且与直线x﹣2y﹣2=0平行的直线方程是()A.x﹣2y﹣1=0 B.x﹣2y+1=0 C.2x+y﹣2=0 D.x+2y﹣1=0【分析】因为所求直线与直线x﹣2y﹣2=0平行,所以设平行直线系方程为x﹣2y+c=0,代入此直线所过的点的坐标,得参数值【解答】解:设直线方程为x﹣2y+c=0,又经过(1,0),∴1﹣0+c=0故c=﹣1,∴所求方程为x﹣2y﹣1=0;故选:A.【点评】本题属于求直线方程的问题,解法比较灵活.4.(4分)已知直线m⊥平面α,则“直线n⊥m”是“n∥α”的()A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件【分析】根据充分条件和必要条件的定义,结合线面垂直的性质进行判断即可.【解答】解:当m⊥α时,若m⊥n,则n∥α或n⊂平面α,则充分性不成立,若n∥α,则m⊥n成立,即必要性成立,则“m⊥n”是“n∥α”的必要不充分条件,故选:B.【点评】本题主要考查充分条件和必要条件的判断,结合线面垂直的性质是解决本题的关键.5.(4分)以A(1,3),B(﹣1,1)为端点的线段的垂直平分线的方程为()A.x﹣y+2=0 B.2x﹣y+2=0 C.x+y﹣2=0 D.x+2y﹣4=0【分析】求出线段AB的中点及AB的斜率,进而求解结论.【解答】解:A(1,3),B(﹣1,1)的中点为(0,2),直线AB的斜率k=1−3故以A(1,3),B(﹣1,1)为端点的线段的垂直平分线的方程为:y﹣2=﹣1(x﹣0),即x+y﹣2=0.故选:C.【点评】本题主要考查直线方程的求解,属于基础题.6.(4分)若直线3x+y+a=0过圆x2+y2+2x﹣4y=0的圆心,则a的值为()A.﹣1 B.1 C.3 D.﹣3【分析】化圆的方程为标准方程,求得圆心坐标,代入直线方程即可求得a值.【解答】解:由圆x2+y2+2x﹣4y=0,得(x+1)2+(y﹣2)2=5,则圆心坐标为(﹣1,2),∵直线3x+y+a=0过圆x2+y2+2x﹣4y=0的圆心,∴3×(﹣1)+2+a=0,即a=1.故选:B.【点评】本题考查直线与圆的位置关系,是基础题.7.(4分)以下命题(其中a,b表示直线,α表示平面)①若a∥b,b⊂α,则a∥α②若a∥α,b∥α,则a∥b③若a∥b,b∥α,则a∥α④若a∥α,b⊂α,则a∥b其中正确命题的个数是()A.3个 B.2个 C.1个 D.0个【分析】若a∥b,b⊂α,则a∥α,或a⊂α;若a∥α,b∥α,则a与b平行、异面或相交;若a∥b,b∥α,则a∥α,或a⊂α;若a∥α,b⊂α,则a∥b,或a与b异面.【解答】解:若a∥b,b⊂α,则a∥α,或a⊂α,故①不正确;若a∥α,b∥α,则a与b平行、异面或相交,故②不正确;若a∥b,b∥α,则a∥α,或a⊂α,故③不正确;若a∥α,b⊂α,则a∥b,或a与b异面,故④不正确.故选:D.【点评】本题考查平面的性质及其基本推论,是基础题,解题时要认真审题,仔细解答.8.(4分)已知圆锥的轴截面是一个边长为2的等边三角形,则该圆锥的体积为()A.33π B.π C.2π【分析】根据圆锥轴截面的定义结合正三角形的性质,可得圆锥底面半径长和高的大小,由此结合圆锥的体积公式,即可求解.【解答】解:由题知,如图,△PAB为圆锥的轴截面,边长均为2,则圆锥的高PO=2×3底面半径r=2×1故圆锥体积V=1故选:A.【点评】本题主要考查圆锥的体积的求法,考查运算求解能力,属于基础题.9.(4分)若直线y=x+m与曲线y=1−x2A.(−2,2) B.(1,2)【分析】y=1−x2表示的曲线为圆心在原点,半径是1的圆在x【解答】解:y=1−x2表示的曲线为圆心在原点,半径是1的圆在x作出曲线y=1−可发现,直线先与圆相切,再与圆有两个交点,直线与曲线相切时的m值为2,直线与曲线有两个交点时的m值为1,则1≤m<2故选:D.【点评】本题考查直线与曲线的交点问题,解题的关键是在同一坐标系中,分别作出函数的图象,属于中档题.10.(4分)如图,正四面体A﹣BCD中,点M在AB上,点N在CD上,AMMB=CNND=λ,(0<λ<1),MN与AC夹角为αλ,MN与BD夹角为βλ,设f(λ)=αλ+βλ,当λ∈A.常函数 B.单调减函数 C.单调增函数 D.先单调递增后单调递减【分析】过点M作MF∥BD,交AD于点F,过点N作NE∥BD,交BC于点E,则易得αλ=∠MNF,βλ=∠MNE,所以f(λ)=αλ+βλ=∠FNE.取BD中点O,连接OA,OC,根据正四面体的特点得出∠FNE的度数即可.【解答】解:如图所示,过点M作MF∥BD,交AD于点F,过点N作NE∥BD,交BC于点E,因为AMMB=CN则AMMB=AF△AMF∽△ABD,AMAB△CNE∽△CDB,CNCD即MFBD所以四边形MENF是平行四边形.αλ=∠MNF,βλ=∠MNE,所以f(λ)=αλ+βλ=∠FNE.取BD中点O,连接OA,OC,由正四面体可知,△ABD,△BCD为正三角形,所以BD⊥AO,BD⊥CO,又因为AO∩CO=O,且AO⊂平面AOC,CO⊂平面AOC,所以BD⊥平面AOC,则BD⊥AC,因为BD∥EN,AC∥FN,所以EN⊥FN.所以f(λ)=αλ+βλ=∠FNE=90°.故当λ∈(0,1)时,f(λ)是常函数.故选:A.【点评】本题考查异面直线夹角,与函数及三角形相似结合,综合性强,属于难题.二、填空题共5小题,每小题5分,共25分。11.(5分)在△ABC中,三个内角A,B,C的对边分别是a,b,c,若a=2,b=4,C=60°,则c=23,A=30°【分析】由余弦定理可求得c,由正弦定理和大边对大角可求得A.【解答】解:因为a=2,b=4,C=60°,所以由余弦定理得:c2=a2+b2﹣2abcosC=4+16−2×2×4×1所以c=23由正弦定理可得:asinA=c因为a<c,所以0°<A<C=60°,所以A=30°.故答案为:23【点评】本题考查正、余弦定理的应用,属于基础题.12.(5分)长方体的长、宽、高分别为12、4、3,则其对角线长为13.【分析】长方体的长、宽、高分别为a、b、c,则其对角线长为a2【解答】解:∵长方体的长、宽、高分别为12、4、3,∴其对角线长为:12故答案为:13.【点评】本题考查长方体的对角线的求法,考查推理论证能力、运算求解能力、空间想象能力,考查化归与转化思想、数形结合思想,是基础题.13.(5分)如图,长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,ABCD是边长为1的正方形,D1B与平面ABCD所成的角为45°,则棱AA1的长为2,二面角B﹣DD1﹣C的大小为45°.【分析】连结BD,BD1,CD1,由题意知∠D1BD=45°,由此能求出棱AA1的长;由已知条件推导出∠BDC是二面角B﹣DD1﹣C的平面角,由此能求出二面角B﹣DD1﹣C的大小.【解答】解:如图,连结BD,BD1,CD1,∵长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,ABCD是边长为1的正方形,D1B与平面ABCD所成的角为45°,∴∠D1BD=45°,∴AA1∵CD⊥DD1,BD⊥DD1,∴∠BDC是二面角B﹣DD1﹣C的平面角,∵DC=BC,∠BCD=90°,∴∠BDC=45°,∴二面角B﹣DD1﹣C的大小为45°.故答案为:2,45°.【点评】本题考查长方体棱长的求法和二面角的大小的求法,解题时要认真审题,注意空间思维能力的培养.14.(5分)已知直线ax+y﹣1=0与圆C:(x﹣1)2+(y+a)2=1相交于A,B两点,且△ABC为等腰直角三角形,则实数a的值为﹣1或1.【分析】由三角形ABC为等腰直角三角形,得到圆心C到直线的距离d=rsin45°,利用点到直线的距离公式列出方程,求出方程的解即可得到a的值.【解答】解:∵由题意得到△ABC为等腰直角三角形,∴圆心C(1,﹣a)到直线ax+y﹣1=0的距离d=rsin45°,即|a−a−1|1+整理得:1+a2=2,即a2=1,解得:a=﹣1或1,故答案为:﹣1或1【点评】此题考查了直角与圆的位置关系,涉及的知识有:点到直线的距离公式,圆的标准方程,等腰直角三角形的性质,以及锐角三角函数定义,熟练掌握公式及性质是解本题的关键.15.(5分)已知正方体ABCD﹣A1B1C1D1,点E、F、G分别是棱B1B、AB和B1C1上的动点,观察直线CE与D1F,CE与D1G.给出下列结论:①对于任意点E,存在点F,使得D1F⊥CE;②对于任意点F,存在点E,使得CE⊥D1F;③对于任意点E,存在点G,使得D1G⊥CE;④对于任意点G,存在点E,使得CE⊥D1G.其中,所有正确结论的序号是②③.【分析】建立空间直角坐标系,设出相关点的坐标,得出相关向量的坐标,利用两向量垂直的等价条件对应坐标乘积之和为0.【解答】解:以D为坐标原点,以DC所在直线为x轴,以DA为直线为y轴,以DD1所在直线为z轴,建立空间直角坐标系.设正方体的棱长为1,则C(1,0,0),D1(0,0,1),设E(1,1,m),F(n,1,0),G(1,k,1),则向量CE→=(0,1,m),D所以CE→⊥D1F→⇔0×n+1×1+m×(﹣1)=0⇔m=1;CE→⊥D1G故答案为:②③.【点评】本题主要考查空间直线的位置关系:垂直,应用空间直角坐标系坐标之间的关系,是快速解题的关键,同学应掌握,本题是一道中档题.三、解答题共6小题,共85分。解答应写出文字说明,演算步骤或证明过程。16.(13分)设直线l:x+2y﹣2=0.(Ⅰ)求与直线l的距离为5的直线的方程;(Ⅱ)求圆C:(x+2)2+(y+1)2=1关于直线l的对称圆的方程.【分析】(Ⅰ)设所求直线的方程为x+2y+C=0,根据平行线之间的距离公式列式求出C,进而可得答案;(Ⅱ)设圆C关于直线l对称的圆为圆C1,根据轴对称的性质,可知圆C1的半径与圆C相等,且圆心C1与点C关于直线l对称,因此利用轴对称的性质求出点C1的坐标,进而可得所求对称圆的方程.【解答】解:(Ⅰ)设与直线l的距离为5的直线为x+2y+C=0,可得|C+2|1+4=5,解得C=3或﹣7,所求直线的方程为x+2y+3=0或x(Ⅱ)圆C:(x+2)2+(y+1)2=1的圆心为C(﹣2,﹣1),半径r=1,设圆C关于直线l的对称圆方程为(x﹣a)2+(y﹣b)2=1,则该圆的圆心C1(a,b)与点C关于l对称,可得−1−b−2−a×(−1所以圆C关于直线l的对称圆方程为(x−25)2+(y−19【点评】本题主要考查平行线的距离公式、圆的标准方程、轴对称的性质等知识,考查了计算能力、等价转化的数学思想,属于中档题.17.(14分)在△ABC中,bcosA+acosB=c2.(Ⅰ)求c的值;(Ⅱ)已知sinC=35,∠B=π【分析】(Ⅰ)利用余弦定理将已知条件中的cosA和cosB用边长表示,代入方程后化简,得到关于c的方程求解;(Ⅱ)已知sinC和角B,结合第一问的结果c=1,通过正弦定理求出边a和b,再利用三角形面积公式计算.【解答】解:(Ⅰ)因为bcosA+acosB=c2,所以由余弦定理得:b⋅b所以b2所以2c22c=c(Ⅱ)因为sinC=35,且C为锐角,所以由正弦定理asinA=bsinB=因为sinA=sin(3π所以S=1【点评】本题考查余弦定理、正弦定理的应用,以及三角形面积的计算,属于中档题.18.(13分)如图所示,四面体ABCD被一平面所截,截面与4条棱AB,AC,CD,BD相交于E,F,G,H4点,且截面EFGH是一个平行四边形.(1)求证:EF∥BC;(2)求证:AD∥平面EFGH.【分析】(1)证明EF∥平面BCD,即可得EF∥BC;(2)证明EH∥平面ACD,EH∥AD,即可证明AD∥平面EFGH.【解答】证明:(1)因为截面EFGH是平行四边形,所以EF∥GH,又因为EF⊄平面BCD,GH⊂平面BCD,所以EF∥平面BCD,因为EF⊂平面ABC,平面ABC∩平面BCD=BC,所以EF∥BC;(2)因为截面EFGH是平行四边形,所以EH∥FG,又因为EH⊄平面ACD,FG⊂平面ACD,所以EH∥平面ACD,因为EH⊂平面ABD,平面ABD∩平面ACD=AD,所以EH∥AD,又因为AD⊄平面EFGH,所以AD∥平面EFGH.【点评】本题考查线面平行的判定,考查面面平行的性质,属于基础题.19.(15分)如图所示,直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AC=12AA1=1,D是AA1(Ⅰ)求证:DC1⊥BC;(Ⅱ)若AC=BC,求平面BDC1与平面ABC所成角的余弦值.【分析】(Ⅰ)利用线面垂直的性质定理进行证明;(Ⅱ)建立空间直角坐标系,利用空间向量求解.【解答】解:(Ⅰ)证明:因为AC=12AA又D是棱AA1的中点,所以AD=DA1=1,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AA1⊥平面ABC,所以AA1⊥AC,在Rt△ADC中,由勾股定理有:DC=A同理可得:DC1=A1D2所以CC12=DC12+DC2,DC1⊥DC,又DC所以DC1⊥平面CBD,又BC⊂平面CBD,所以DC1⊥BC.(Ⅱ)由(Ⅰ)有:DC1⊥BC,又在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,CC1⊥平面ABC,又BC⊂平面ACB,所以CC1⊥BC,又DC1∩CC1=C1,所以BC⊥平面ACC1A1,所以BC⊥AC,BC⊥CC1,所以CA,CB,CC1两两垂直,则建立空间直角坐标系,如图,则C1(0,0,2),B(0,1,0),B1(0,1,2),A1(1,0,2),D(1,0,1),所以BC1→设平面BDC1的法向量为m→则m→⋅B令z1=1,得y1=2,x1=1,所以m→设平面ABC的法向量为n→易知n→设平面BDC1与平面ABC所成角为θ,则cosθ=|cos<m所以平面BDC1与平面ABC所成角的余弦值为66【点评】本题考查线线垂直的判定,以及向量法的应用,属于中档题.20.(15分)如图1,在△ABC中,D,E分别为AB,AC的中点,O为DE的中点,AB=AC=25,BC=4.将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使得平面A1DE⊥平面BCED(Ⅰ)求证:A1O⊥BD;(Ⅱ)求直线A1C和平面A1BD所成角的正弦值;(Ⅲ)线段A1C上是否存在点F,使得直线DF和BC所成角的余弦值为53?若存在,求出A【分析】(Ⅰ)推导出DE∥BC,AD=AE.从而A1D=A1E,进而A1O⊥DE,由此得到A1O⊥平面BCED,从而能证明A1O⊥BD.(Ⅱ)取BC的中点G,连接OG,OE⊥OG.再由A1O⊥OE,A1O⊥OG.建立空间直角坐标系O﹣xyz,利用向量法能求出直线A1C和平面A1BD所成角的正弦值.(Ⅲ)线段A1C上存在点F适合题意.设A1F→=λA1C→,其中λ∈[0,1].利用向量法能求出线段A【解答】(本小题满分14分)证明:(Ⅰ)因为在△ABC中,D,E分别为AB,AC的中点,所以DE∥BC,AD=AE.所以A1D=A1E,又O为DE的中点,所以A1O⊥DE.(1分)因为平面A1DE⊥平面BCED,且A1O⊂平面A1DE,所以A1O⊥平面BCED,(3分)所以A1O⊥BD.(4分)(Ⅱ)取BC的中点G,连接OG,所以OE⊥OG.由(Ⅰ)得A1O⊥OE,A1O⊥OG.如图建立空间直角坐标系O﹣xyz.(5分)由题意得,A1(0,0,2),B(2,﹣2,0),C(2,2,0),D(0,﹣1,0).所以A1B→=(2,﹣2,﹣2),设平面A1BD的法向量为n→=(x,y,则n→⋅A令x=1,则y=2,z=﹣1,所以n→设直线A1C和平面A1BD所成的角为θ,则sinθ=|cos<n→,所以直线A1C和平面A1BD所成角的正弦值为22(Ⅲ)线段A1C上存在点F适合题意.设A1F→=λ设F(x1,y1,z1),则有(x1,y1,z1﹣2)=(2λ,2λ,﹣2λ),所以x1=2λ,y1=2λ,z1=2﹣2λ,从而F(2λ,2λ,2﹣2λ),所以DF→=(2λ,2λ+1.2﹣2λ),又所以|cos<DF→,令|2λ+1|(2λ)整理得3λ2﹣7λ+2=0.[(13分)]解得λ=13,舍去故线段A1C上存在点F适合题意,且A1【点评】本题考查线线垂直的证明,考查线面角的正弦值的求法,考查空间中线线、线面、面面间的位置关系等基础知识,考查运算求解能力,考查函数与方程思想,是中档题.21.(15分)如图,在四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中,侧棱AA1⊥底面ABCD,AB∥DC,AA1=1,AB=3k,AD=4k,BC=5k,DC=6k,(k>0).(

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