已知圓錐母線長為6,底面圓半徑長為4,點M是母線PA的中點,AB是底面圓的直徑,底面半徑OC與母線PB所成的角的大小等于θ.
(1)當θ=60°時,求異面直線MC與PO所成的角;
(2)當三棱錐M-ACO的體積最大時,求θ的值.
考點:異面直線及其所成的角,棱柱、棱錐、棱臺的體積
專題:空間角
分析:(1)過點M作MD⊥AO,從而MD∥PO,∠DMC即異面直線MC與PO所成的角;(2)當三棱錐M-ACO的體積最大時,其高為
5
,只需棱錐底面△ACO面積最大,即可,從而求得θ值.
解答: (12分) 解:(1)連MO,過M作MD⊥AO交AO于點D,連DC.
又PO=
62-42
=2
5
,∴MD=
5
.又OC=4,OM=3.
又MD∥PO,∴∠DMC等于異面直線MC與PO所成的角或其補角.
∵MO∥PB,∴∠MOC=60°或120°.…(5分)
當∠MOC=60°時,∴MC=
13

∴cos∠DMC=
MD
MC
=
65
13
,∴∠DMC=arccos
65
13

當∠MOC=120°時,∴MC=
37
.∴cos∠DMC=
MD
MC
=
185
37
,∴∠DMC=arccos
185
37

綜上異面直線MC與PO所成的角等于arccos
65
13
或arccos
185
37
.…(8分)
(2)∵三棱錐M-ACO的高為MD且長為
5
,要使得三棱錐M-ACO的體積最大只要底面積△OCA的面積最大.而當OC⊥OA時,△OCA的面積最大.…(10分)
又OC⊥OP,此時OC⊥平面PAB,∴OC⊥PB,θ=90°.…(12分)
點評:本題考查異面直線所成的角,及三棱錐體積最值問題,數(shù)中檔題.
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