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11立体几何初步★★★☆☆
如图,在长方体 ABCD−A1B1C1D1ABCD - A_{1}B_{1}C_{1}D_{1} 中,AB=6AB = 6,AD=4AD = 4,AA1=3AA_{1} = 3. 分别过 BCBC,A1D1A_{1}D_{1} 的两个平行截面将长方体分成三部分,其体积分别记为 V1=VAEA1−DFD1V_{1} = V_{AEA_{1}-DFD_{1}},V2=VEBE1A1−FCF1D1V_{2} = V_{EBE_{1}A_{1}-FCF_{1}D_{1}},V3=VB1E1B−C1F1CV_{3} = V_{B_{1}E_{1}B-C_{1}F_{1}C}. 若 V1:V2:V3=1:4:1V_{1}:V_{2}:V_{3} = 1:4:1,则截面 A1EFD1A_{1}EFD_{1} 的面积为( )
\begin{solution} 在正视图 ABB1A1ABB_1A_1 中,设 AE=xAE=x. 两个截面平行,所以它们在正视图中的截线 A1EA_1E 与 BE1BE_1 平行;由两侧直角三角形的高都为 AA1=BB1=3AA_1=BB_1=3,可得 B1E1=AE=xB_1E_1=AE=x. 同理,在后视图中 DF=xDF=x,且 C1F1=xC_1F_1=x.
沿 ADAD 方向观察,三个部分的截面面积分别为两个全等直角三角形和中间剩余部分: S1=12⋅3x=3x2S_1=\dfrac12\cdot3x=\dfrac{3x}{2}, S3=3x2S_3=\dfrac{3x}{2},S2=6⋅3−S1−S3=18−3xS_2=6\cdot3-S_1-S_3=18-3x. 三部分沿同一方向延伸长度 AD=4AD=4,所以体积比等于截面面积比. 由题意 3x2:(18−3x):3x2=1:4:1\dfrac{3x}{2}:\left(18-3x\right):\dfrac{3x}{2}=1:4:1,得 18−3x=4⋅3x2=6x18-3x=4\cdot\dfrac{3x}{2}=6x,所以 x=2x=2.
截面 A1EFD1A_1EFD_1 是以 AD=4AD=4 和 A1EA_1E 为两条互相垂直的边的矩形,且 A1E=AA12+AE2=32+22=13A_1E=\sqrt{AA_1^2+AE^2}=\sqrt{3^2+2^2}=\sqrt{13}. 因此其面积为 4134\sqrt{13},故选 C. \end{solution}
A.
4104\sqrt{10}
B.
838\sqrt{3}
C.
4134\sqrt{13}
D.
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2004 · 天津 · 文 · 第 11 题 · 选择题

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