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如图,正三棱锥V-ABC的底面边长为a,侧棱与底面所成的角等于θ,过底面一边作棱...

如图,正三棱锥V-ABC的底面边长为a,侧棱与底面所成的角等于θ,过底面一边作棱锥的截面,当截面与底面所成二面角为何值时,截面面积最小?并求出最小值.

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作VO⊥平面ABC,由正三棱锥的几何特征可得O为△ABC的中心,连接AO并延长交BC于D,则∠DAO=θ,连接VD,PD,由线面垂直及面面垂直的判定定理可得BC⊥平面VAD,进而PDC平面VAD,∠PDA为截面与底面所成角,根据正弦定理我们可以得到PD长的表达式,根据正弦函数的性质求出PD的最小值,即可得到答案. 【解析】 作VO⊥平面ABC,O为垂足,因为V-ABC是正三棱锥,所以O为△ABC的中心, 连接AO并延长交BC于D,则AD⊥BC,∠DAO=θ 连接VD,PD ∴BC⊥VA∴BC⊥平面VAD,进而PDC平面VAD…(4分) ∴PD⊥BC∴∠PDA为截面与底面所成角,设为x,在△PAD中,∠PAD=θ,∠PDA=x,∴∠APD=180°-(θ+π) …(4分) 根据正弦定理得(4分) 当且仅当sin(θ+x)=1,θ+x=90°,x=90°-θ的等号成立,∴PD最小 ∴S△PBC最小面积=
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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