本题导读

本题考查多面体的二面角与体积估算。核心在于求二面角正切并比较估算与精确体积。

📌【题干】

Question

(2002年北京卷(文)) 如图,在多面体 中,上、下底面平行且均为矩形,相对的侧面与同一底面所成的二面角大小相等,侧棱延长后相交于 , 两点,上、下底面矩形的长、宽分别为 , 与 ,,且 ,,两底面间的距离为 .

(1) 求侧面 与底面 所成二面角的正切值;

(2) 在估算该多面体的体积时,经常运用近似公式 来计算,已知它的体积公式是 ,试判断 与 的大小关系,并加以证明. (注:与两个底面平行,且到两个底面距离相等的截面称为该多面体的中截面)

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 用相似比例求二面角正切。
  2. 中截面面积与体积公式比较。

✅【答案】

Success

(1)

(2) ,且

✍【详细解析】

Abstract

(1) 由两底面平行且相对的侧面与同一底面所成二面角相等,结合上下底长宽差与距离 ,可得侧面 与底面所成二面角的正切值为 . (2) 中截面长、宽分别为 、,故 ,.由精确公式 ,作差得 (因 ,),故 .

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:多面体二面角与体积

核心方法:侧面与底面二面角正切 ;,

避坑指南:中截面近似公式与精确体积比较

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:源于教材多面体

结论推广:一般地,棱台中截面近似公式与精确体积比较

方法推广:二面角正切与体积差

🔗【关联脉络】

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