如图,在以 A,B,C,D,E,F 为顶点的五面体中,四边…——2024 高考数学第 21 题答案解析

2024_全国甲卷 (2024·文)

2024 全国 第 21 题 解答题 区分题
2024_全国甲卷 (2024·文)

16. 如图,在以 A,B,C,D,E,F 为顶点的五面体中,四边形ABCD 与四边形 ADEF 均为等腰梯形,
/ / , / /BC AD EF AD, $4,2ADABBCEF====$, $10,23EDFB==$,M为 AD的中点.
(1)证明: //BM平面CDE;
(2)求点M到 ABF的距离.

参考答案

(1) 证明见详解; (2) 6 1313

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关键能力
立体几何
难度
区分题
先及格路线 · 高中数学 · 高难题

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完整解析 · 逐步详解

【答案】 (1)证明见详解;
(2)6 1313
【解析】
【分析】 (1)结合已知易证四边形BCDM为平行四边形,可证 //BM CD,进而得证;

(2)作$FO AD^$,连接OB,易证 , ,OB OD OF三垂直,结合等体积法 $M ABF F ABMV V- -=$即可求解.
【小问 1 详解】
因为 // , $2, 4,BC AD BC AD M= =$为 AD的中点,所以 // ,$BC MD BC MD=$,
四边形BCDM为平行四边形,所以 //BM CD,
又因 BMË平面CDE,CDÌ平面CDE,所以 //BM平面CDE;
【小问 2 详解】
如图所示,作 $BO AD^$交 AD于O,连接 OF,因为四边形 ABCD为等腰梯形, // , $4,BC AD AD=2AB BC= =$,所以 $2CD=$,
结合①BCDM为平行四边形,可得 $2BM CD= =$,
又 $2AM=$,所以 ABMV为等边三角形,O为 AM中点,所以 $3OB=$,
又因为四边形 ADEF为等腰梯形,M为 AD中点,所以 , //$EF MD EF MD=$,
四边形EFMD为平行四边形,$FM ED AF= =$,所以 AFM△为等腰三角形,
ABMV与 AFM△底边上中点O重合,$OF AM^$, $2 23OF AF AO= - =$,
因为 $2 2 2OB OF BF+ =$,所以$OB OF^$,所以 , ,OB OD OF互相垂直,
由等体积法可得 $M ABF F ABMV V- -=$, $21 1 32 3 33 3 4F ABM ABMV S FO-=$ × = × × × =△,
2 222 2 210 2 2 31 39cos ,sin22 10 2 2 10 2 10FA AB FBFAB FABFA AB+ -+ -Ð = = = Ð =×× ×
,
$1 1 39 39sin 10 22 2 22 10FABS FA AB FAB=$ × × Ð = × × × =△,
设点M到FAB的距离为d,则 $1 1 3933 3 2M FAB F ABM FABV V S d d- -= =$ × × = × × =△,
解得 $61313d=$,即点M到 ABF的距离为6 1313
.
为

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