同一骨架 2025 年江苏预赛 · P006335
两题都把折叠看作绕固定棱旋转:动点到折痕的垂距保持,空间高是该垂距乘以相应转角的正弦。固定底面积后,体积由这一个高度决定;所需边长或角度也能从轴上投影与旋转分量重建。
前题先求允许旋转中的最大高度,再计算跨折痕两线夹角;后题转角已给定,重点是恢复两侧到折痕的真实垂距。
矩形沿对角线折叠的最大体积与异面角
在矩形 中,。将 沿对角线 折起后形成三棱锥 。当三棱锥 的体积最大时,直线 所成角的余弦值为。
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
折叠时点 绕固定轴 转动。
先回想这道题的想法,再试试当前题。
体积只取决于 到平面 的距离,故最大体积对应 原来到 的垂线转到垂直于底面的位置。随后用投影坐标计算异面直线夹角。
取
并记 。折叠前 ,它在 上的投影为
且
三棱锥的体积最大时, 转到垂直于平面 的方向。因此可取
于是
并且
直线所成角取锐角,故其余弦为
折叠过程中 到轴 的距离恒为 ,其到固定底面的高度不超过该值,且转过直角时达到。坐标中 的长度也分别保持为 。
沿直线折叠求体积最大值时,把活动点分解为“轴上投影加垂直分量”。最大体积对应垂直分量垂直于底面,之后用向量数量积求异面直线夹角最稳妥。
先确定体积最大时折起的高垂直原平面,再计算固定投影与BD方向,需取直线锐角余弦。
同一骨架 2025 年江苏预赛 · P006335
两题都把折叠看作绕固定棱旋转:动点到折痕的垂距保持,空间高是该垂距乘以相应转角的正弦。固定底面积后,体积由这一个高度决定;所需边长或角度也能从轴上投影与旋转分量重建。
前题先求允许旋转中的最大高度,再计算跨折痕两线夹角;后题转角已给定,重点是恢复两侧到折痕的真实垂距。
已记下,谢谢!