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例題精講 · 第 00706 題 · 同一個四面體,換底不換體積

以自編示意三稜錐 P-ABC(PA⊥底面,AB=6、AC=8、∠A=90°、PA=3)為材料,用向量叉積求側面面積,再由等體積求 A 到平面 PBC 的距離。

00706題號全 1000 篇 · 第 第118輪 / 第118冊 輪
方向數學·導數與解三角形六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 數學導數與解三角形

一、考點定位與做題順序

求點到平面的距離,直接建系解垂足有時很繞。換底法只用一個事實:同一個四面體,選哪一面當底,體積都一樣。

自編示意:A(0,0,0)、B(6,0,0)、C(0,8,0)、P(0,0,3),PA 垂直底面 ABC;座標與長度均為自編示意,不代表真實測量。

二、逐題精講

題1

題1 求 V、側面 PBC 的面積,以及 A 到平面 PBC 的距離。

解析

S_ABC = ½·6·8 = 24.00,V = ⅓·S_ABC·PA = 24.00。PB = (6, 0, -3),PC = (0, 8, -3),叉積 = (24, 18, 48),模 = √(576+324+2304) = 56.6039,故 S_PBC = 28.3019。換底:V = ⅓·S_PBC·d,得 d = 3V/S_PBC = 72.00/28.3019 = 2.5440。核對:PB = 6.7082、PC = 8.5440、BC = 10.0000,三邊與叉積法給的面積一致,沒有把 PB、PC 當成底面兩條直角邊。

答案 V = 24.00;S_PBC = 28.3018;d = 2.5440。

採分點 底面積 1 分、體積 1 分、叉積 1 分、側面積 1 分、換底 1 分、邊長核對 1 分。

易錯點 把 PB·PC/2 當側面積,忽略了 PB 與 PC 並不垂直。

題2

題2 若把換底式誤寫成 d = V/S_PBC,會得多少?相對偏差多少?

解析

誤寫少乘一個 3:d′ = 24.00/28.3019 = 0.8480,相對正確 2.5440 偏小 (1 − 1/3) = 66.67%。偏差來源是錐體體積公式裡的 ⅓ 被漏掉,不是叉積算錯。所以換底時把 V = ⅓·S·h 完整寫一遍再移項,比直接記「3V/S」更穩;也提醒不能用 S_ABC 代替 S_PBC 作分母。

答案 d′ = 0.8480;偏小 66.67%。

採分點 誤寫值 1 分、偏差 1 分、偏差來源 1 分、公式書寫建議 1 分。

易錯點 把偏差歸給叉積算錯,會去改一個本來正確的量。

三、規律小結與對照表

量公式數值備註
S_ABC½·AB·AC24.00∠A=90°
V⅓·S_ABC·PA24.00換底前後不變
|PB×PC|√(24²+18²+48²)56.6035叉積模
S_PBC|PB×PC|/228.3018非直角側面
d3V/S_PBC2.5440誤寫 V/S 得 0.8480

小結:換底只換 S,不換 V;⅓ 這個係數在移項時最容易丟。

四、自測清單

  • 能算底面面積與體積
  • 能用向量叉積求側面面積
  • 能用等體積法求點到面距離
  • 能識別漏乘 3 的偏差
  • 能核對三條側稜長度
  • 能說明偏差來源不在叉積
編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(數學):三角函數、解三角形、數列、對數、向量與分段函數相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(數學科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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聯招數學·等體積法求點到面的距離:換一次底面就夠了
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