9.坡屋顶是我国传统建筑造型之一,蕴含着丰富的数学元素.安装灯带可以勾勒出建筑轮廓,展现造型之美。如图,某坡屋顶可视为一个五面体,其中两个面是全等的等腰梯形,两个面是全等的等腰三角形。若 $A B=25 \mathrm{~m}, B C=A D=10 \mathrm{~m}$ ,且等腰梯形所在的平面、等腰三角形所在的平面与平面 $A B C D$ 的夹角的正切值均为 $\frac{\sqrt{14}}{5}$ ,则该五面体的所有棱长之和为( )
坡屋顶是我国传统建筑造型之一,蕴含着丰富的数学元素.安装灯…——2023 高考数学第 9 题答案解析
2023_北京卷 (2023)
完整解析 · 逐步详解
【答案】C
【解析】
【分析】先根据线面角的定义求得 $\tan \angle E M O=\tan \angle E G O=\frac{\sqrt{14}}{5}$ ,从而依次求 $E O, E G, E B, E F$ ,再把所有棱长相加即可得解.
【详解】如图,过 $E$ 做 $E O \perp$ 平面 $A B C D$ ,垂足为 $O$ ,过 $E$ 分别做 $E G \perp B C, E M \perp A B$ ,垂足分别为
$G, M$ ,连接 $O G, O M$ ,
由题意得等腰梯形所在的面、等腰三角形所在的面与底面夹角分别为 $\angle E M O$ 和 $\angle E G O$ ,
所以 $\tan \angle E M O=\tan \angle E G O=\frac{\sqrt{14}}{5}$ .
因为 $E O \perp$ 平面 $A B C D, B C \subset$ 平面 $A B C D$ ,所以 $E O \perp B C$ ,
因为 $E G \perp B C, E O, E G \subset$ 平面 $E O G, E O \cap E G=E$ ,
所以 $B C \perp$ 平面 $E O G$ ,因为 $O G \subset$ 平面 $E O G$ ,所以 $B C \perp O G$ ,.
同理:$O M \perp B M$ ,又 $B M \perp B G$ ,故四边形 $O M B G$ 是矩形,
所以由 $B C=10$ 得 $O M=5$ ,所以 $E O=\sqrt{14}$ ,所以 $O G=5$ ,
所以在直角三角形 $E O G$ 中,$E G=\sqrt{E O^{2}+O G^{2}}=\sqrt{(\sqrt{14})^{2}+5^{2}}=\sqrt{39}$
在直角三角形 $E B G$ 中,$B G=O M=5, E B=\sqrt{E G^{2}+B G^{2}}=\sqrt{(\sqrt{39})^{2}+5^{2}}=8$ ,
又因为 $E F=A B-5-5=25-5-5=15$ ,
所有棱长之和为 $2 \times 25+2 \times 10+15+4 \times 8=117 \mathrm{~m}$ .
故选:C