Question

已知一幾何體的三視圖如圖，主視圖與左視圖為全等的等腰直角三角形，直角邊長(zhǎng)為6，俯視圖為正方形，（1）求點(diǎn)A到面SBC的距離；（2）有一個(gè)小正四棱柱內(nèi)接于這個(gè)幾何體，棱柱底面在面ABCD內(nèi)，其余頂點(diǎn)在幾何體的棱上，當(dāng)棱柱的底面邊長(zhǎng)與高取何值時(shí)，棱柱的體積最大，并求出這個(gè)最大值．

Answer 1

解：由其三視圖得：原圖形為一直四棱錐，高為6，底面是邊長(zhǎng)為6的正方形，頂點(diǎn)在點(diǎn)A的正上方．如圖①．
（1）過(guò)A做AE⊥SB于E，
因?yàn)锽C⊥AB，且為直棱錐
所以BC⊥面SAB?BC⊥AE
所以有AE⊥面SCB．
在RT△SAB中，因?yàn)閮芍苯沁吘鶠?，而且 AE為斜邊上的高，所以AE=3．
∴點(diǎn)A到面SBC的距離：3．
（2）如圖②，設(shè)AF=a，KF=h．
則有?KF=SF?6-h=a．
所以所求體積：V=S•h=a²•h=a²•（6-a）=6a²-a³．
∴V′=12a-3a²=3a（4-a）．
當(dāng)a＞4時(shí)，V′＜0，
當(dāng)0＜a＜4時(shí)，V′＞0．
∴當(dāng)a=4時(shí)，此時(shí)h=2，體積V取最大值，其最大值為：V=6×4²-4³=32．
所以當(dāng)棱柱的底面邊長(zhǎng)為4，高為2時(shí)，棱柱的體積最大，最大值為32．
分析：先由其三視圖得到原圖形為一直四棱錐，高為6，底面是邊長(zhǎng)為6的正方形，頂點(diǎn)在點(diǎn)A的正上方．
（1）直接過(guò)做AE⊥SB于E，根據(jù)BC⊥AB以及其為直四棱錐先得到BC⊥AE；再結(jié)合AE⊥SB，即可知道求點(diǎn)A到面SBC的距離即為求AE的長(zhǎng)，最后在RT△SAB中求出AE的長(zhǎng)即可；
（2）先畫出大致圖象，根據(jù)相似比找到高和底面邊長(zhǎng)之間的慣技，代入體積計(jì)算公式，結(jié)合導(dǎo)函數(shù)知識(shí)即可求出當(dāng)棱柱的底面邊長(zhǎng)與高取何值時(shí)，棱柱的體積最大，并求出這個(gè)最大值．
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查學(xué)生對(duì)空間幾何體三視圖的理解，考查學(xué)生的空間想象能力以及運(yùn)算求解能力．由三視圖還原空間幾何體的實(shí)際形狀，一般先從正視圖和俯視圖考慮，再結(jié)合側(cè)視圖進(jìn)行綜合分析．