如图,在四面体ABCD中,截面EFGH平行于对棱AB和CD,且FG⊥GH,试问截面在什么位置时其截面面积最大.

问题描述:

如图,在四面体ABCD中,截面EFGH平行于对棱AB和CD,且FG⊥GH,试问截面在什么位置时其截面面积最大.

∵AB∥平面EFGH,平面EFGH与平面ABC和平面ABD分别交于FG、EH,∴AB∥FG,AB∥EH,∴FG∥EH. 同理可证EF∥GH,∴截面EFGH是平行四边形.设AB=a,CD=b,∠FGH=α (a、b、α均为定值,其中α为AB与CD所成的角).再设...
答案解析:先证明截面EFGH是平行四边形,设AB=a,CD=b,∠FGH=α,再设FG=x,GH=y,由平面几何知识得

x
a
CG
CB
  , 
y
b
BG
BC
,两式相加可得y=
b
a
(a-x).
截面面积S=FG•GH•sinα=
bsinα
a
•x•(a−x)
,再利用基本不等式可得当E、F、G、H分别为相应棱的中点时,截面面积最大.
考试点:棱锥的结构特征.
知识点:本题主要考查棱锥的结构特征,基本不等式的应用,属于中档题.