(14分)如图,在三棱锥 V-A B C 中,平面 V A…——2015 高考数学第 18 题答案解析

2015_北京卷 (2015·文)

2015 北京 第 18 题 解答题 区分题
2015_北京卷 (2015·文)

18.(14分)如图,在三棱锥 $V-A B C$ 中,平面 $V A B \perp$ 平面 $A B C, \triangle V A B$ 为等边三角形,$A C \perp B C$ 且 $A C=B C=\sqrt{2}, O, M$ 分别为 $A B, V A$ 的中点。

(1)求证:$V B / /$ 平面 $M O C$ ;
(2)求证:平面 $M O C \perp$ 平面 $V A B$
(3)求三棱锥 V-ABC的体积.

参考答案

(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3)$\frac{\sqrt{3}}{3}$

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完整解析 · 逐步详解

(1)因为 $O, M$ 分别为 $AB, VA$ 的中点,所以在 $\triangle VAB$ 中,$OM$ 为中位线,故 $OM // VB$。
又因为 $VB \not\subset$ 平面 $MOC$,$OM \subset$ 平面 $MOC$,
所以 $VB //$ 平面 $MOC$。

(2)在 $\triangle ABC$ 中,因为 $AC = BC$,且 $O$ 为 $AB$ 的中点,所以 $OC \perp AB$。
因为平面 $VAB \perp$ 平面 $ABC$,平面 $VAB \cap$ 平面 $ABC = AB$,且 $OC \subset$ 平面 $ABC$,
根据面面垂直的性质定理,可得 $OC \perp$ 平面 $VAB$。
又因为 $OC \subset$ 平面 $MOC$,
所以平面 $MOC \perp$ 平面 $VAB$。

(3)在 Rt$\triangle ABC$ 中,$AC = BC = \sqrt{2}$,由勾股定理得 $AB = \sqrt{AC^2 + BC^2} = \sqrt{2+2} = 2$。
因为 $O$ 为斜边 $AB$ 的中点,所以 $OC = \frac{1}{2}AB = 1$。
由(2)知 $OC \perp$ 平面 $VAB$,故 $OC$ 为三棱锥 $C-VAB$ 的高。
因为 $\triangle VAB$ 为等边三角形,且边长 $AB=2$,
所以其面积 $S_{\triangle VAB} = \frac{\sqrt{3}}{4} \times 2^2 = \sqrt{3}$。
故三棱锥 $V-ABC$ 的体积:
$V_{V-ABC} = V_{C-VAB} = \frac{1}{3} S_{\triangle VAB} \cdot OC = \frac{1}{3} \times \sqrt{3} \times 1 = \frac{\sqrt{3}}{3}$。

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