1、1问题 29 立体几何中的最值问题一、考情分析 立体几何中的最值问题一般涉及到距离、面积、体积、角度等四个方面,此类问题多以规则几何体为载体,涉及到几何体的结构特征以及空间线面关系的逻辑推理、空间角与距离的求解等,题目较为综合,解决此类问题一般可从两个方面思考：一是函数法,即利用传统方法或空间向量的坐标运算,建立所求的目标函数,转化为函数的最值问题求解；二是直接法,即根据几何体的结构特征或平面几何中的相关结论,直接判断最值.纵观近几年高考对于组合体的考查,重点放在与球相关的外接与内切问题上.要求学生有较强的空间想象能力和准确的计算能力,才能顺利解答.从实际教学来看,这部分知识是学生掌握最为模糊
2、,看到就头疼的题目.分析原因,除了这类题目的入手确实不易之外,主要是学生没有形成解题的模式和套路,以至于遇到类似的题目便产生畏惧心理二、经验分享 1.解决立体几何中的最值问题常见方法有：(1)建立函数法是一种常用的最值方法，很多情况下，我们都是把这类动态问题转化成目标函数，最终利用代数方法求目标函数的最值.解题途径很多，在函数建成后，可用一次函数的端点法；二次数的配方法、公试法； 有界函数界值法（如三角函数等）及高阶函数的拐点导数法等.(2)公理与定义法通常以公理与定义作依据，直接推理问题的最大值与最小值，一般的公理与定理有：两点之间以线段为最短，分居在两异面直线上的两点的连线段中，以它们的公
3、垂线段为短.球面上任意两点间的连线中以过这两点与球心的平面所得圆的劣弧长为最短等.如果直接建立函数关系求之比较困难，而运用两异面直线公垂线段最短则是解决问题的捷径.(3)解不等式法是解最值问题的常用方法、在立体几何中同样可利用不等式的性质和一些变量的特殊不等关系求解：如 最小角定理所建立的不等关系等等.(4)展开体图法是求立体几何最值的一种特殊方法，也是一种常用的方法，它可将几何题表面展开，也可将几何体内部的某些满足条件的部分面展开成平面，这样能使求解问题，变得十分直观，由 难化易. (5)变量分析法是我们要透过现象看本质，在几何体中的点、线、面，哪些在动，哪些不动，要分析透彻，明白它们之间的
4、相互关系，从而转化成求某些线段或角等一些量的求解最值总题的方法.除了上述 5 种常用方法外，还有一些使用并不普遍的特 殊方法，可以让我们达到求解最值问题的目的，这就是：列方程法、极限思想法、向量计算法等等其各法的特点与普遍性，大家可以通过实例感受其精彩内涵与思想方法所在.22.决定棱锥体积的量有两个，即底面积和高，当研究其体积的最值问题时，若其中有一个量确定，则只需另一个量的最值；若两个量都不确定，可通过设变量法，将体积表示为变量的函数解析式，利用函数思想确定其最值；将空间问题转化为平面问题是转化思想的重要体现，通过旋转到一个平面内，利用两点之间距离最短求解3.解决几何体体积最值问题的方法(1
5、) 根据条件建立两个变量的和或积为定值,利用基本不等式求体积的最值；通过建立相关函数式,将所求的最值问题转化为函数的最值问题求解,此法应用最为广泛；由图形的特殊位 置确定最值,如垂直求解球与棱柱、棱锥的接、切问题时，一般过球心及接、切点作截面，把空间问题转化为平面图形与圆的接、切问题，再利用平面几何知识寻找几何中元素间的关系求解4.解题时，通常应注意分析题目中所有的条件，首先应该在充分理解题意的基础上，分析是否能用公理与定义直接解决题中问题；如果不能，再看是否可将问题条件转化为函数，若能写出确定的表意函数，则可用建立函数法求解；再不能，则要考虑其中是否存在不等关系，看是否能运用解等不式法求解；
6、还不行则应考虑是否可将其体图展开成平面，这样依次从本文所标定的方法顺序思考，必能找到解题的途径三、题型分析(一) 距离最值问题1.空间中两点间距离的最值问题【例 1】正方体的棱长为 1,M、 N分别在线段 1AC与 BD上,求 MN的最小值.【分析】方法一,该题可以结合正方体的结构特征,将其转化为两异面直线的距离来求；方法二,可设出变量,构建相应的函数,利用函数的最值求解；方法三,建立空间直角坐标系,利用点的坐标以及距离公式表示出目标函数,然后利用函数方法求解最值.【解析】方法一（定义转化法）因为直线 1AC与 BD是异面直线,所以当 MN是两直线的共垂线段时,MN取得最小值.取 1AC的中点
7、 P,BD的中点 Q.则线段 P就是两异面直线 1AC与 B的共垂线段.下证明之.3在矩形 1BD中, PQ为中位线,所以 1/PB,又因为 平面 AC,所以 平面 ACD又因为 平面 ,所以 PQBD.同理可证 1AC,而 , ,所以线段 PQ就是两异面直线 1与 BD的共垂线段,且 1PQ.由异面直线公垂线段的定义可得 ,故 MN的最小值为 1.方法二：（参数法）如图,取 1AC的中点 , 的中点 .则线段 就是两异面直线 1AC与 BD的共垂线段.由正方体的棱长为 1 可得 PQ.连结 AC,则 /,所以 B为两异面直线 1AC与 BD所成角.在正方形 BD中, ,所以 .过点 M作 H
8、,垂足为 ,连结 NH,则 /MPQ,且 .设 Pm,QNt,则 m.在 Rt中, ,在 H中, .显然,当 0mn时, 2MN取得最小值 1,即 N的最小值为 1.4方法三：（向量法）如图,以 D 为坐标原点,分别以射线 DA、 C、 1为 x、 y、 z轴建立空间直角坐标系.设 DNm, 1AMn.则 ,即 ；,即 .所以,故当2mn时, 2MN取得最小值 1,即 N的最小值为 1.【点评】空间中两点距离的最值,最基本的方法就是利用距离公式建立目标函数,根据目标函数解析式的结构特征求解最值.对于分别在两个不同对象上的点之间距离的最值,可以根据这两个元素之间的关系,借助立体几何中相关的性质、
9、定理等判断并求解相应的最值.如【典例 1】中的两点分别在两条异面直线上,显然这两点之间距离的最小值即为两异面直线的公垂线段的长度.另外注意直线和平面的距离,两平面的距离5等的灵活运用.【小试牛刀】 【湖南省长沙市 2019 届上学期高三统一检测】设正方体 的棱长为 ， 为的中点， 为直线 上一点， 为平面 内一点，则 ， 两点间距离的最小值为（ ）A B C D【答案】B【解析】结合题意，绘制图形结合题意可知 OE 是三角形 中位线，题目 计算距离最短，即求 OE 与 两平行线的距离，所以距离 d，结合三角形面积计算公式可得，解得 ，故选 B。2.几何体表面上的最短距离问题【例 2】正三棱柱
10、ABCA1B1C1中,各棱长均为 2,M 为 AA1中点,N 为 BC 的中点,则在棱柱的表面上从点 M 到点 N 的最短距离是多少?并求之.【分析】将正三棱柱的表面展开,即可转化为平面内两点间距离的最小值问题求解.注意两种不同的展开方式的比较.【解析】 (1)从侧面到 N,如图 1,沿棱柱的侧棱 AA1剪开,并展开,则 .6(2)从底面到 N 点,沿棱柱的 AC、BC 剪开、展开,如图 2.则 43. .图（1） 图（2）【点评】求解几何体表面上的最短距离问题,往往需要将几何体的侧面或表面展开,将问题转化为平面图形中的最值,进而利用平面几何中的相关结论判断并求解最值.如【典例 2】中就是利用
11、了平面内两点间线段最短来确定最值,但要注意几何体表面的展开方式可能有多种,求解相关最值时,需要比较才能得到正确结论.【小试牛刀】在侧棱长为 的正三棱锥 中, ,过 作截面 ,交 于 ,交于 ,则截面 周长的最小值为 _【答案】6【解析】将棱锥的侧面沿侧棱 展开,如图, 的长就是截面 周长的最小值,由题意 ,由等腰三角形的性质得 .(二) 面积的最值1.旋转体中面积的最值7【例 3】一个圆锥轴截面的顶角为56,母线为 2,过顶点作圆锥的截面中,最大截面面积为 .【分析】本题是截面问题中的常见题,应根据几何体的结构特征确定截面形状,然后求解截面的数字特征,进而确定其最值.【解析】设圆锥的轴截面顶角
12、是 ,母线长为 l,则截面面积的最大值为 .由题意可知圆锥的轴截面顶角为56,最大面积为 21.【点评】由圆锥的性质可知,过圆锥顶点的截面一定是等腰三角形,且腰长等于圆锥的母线长,该等腰三角形的顶角的最大值为轴截面的顶角,所以截面面积的最大值取决于轴截面顶角的取值范围,不能误认为轴截面的面积就是最大值.【小试牛刀】圆柱轴截面的周长 l为定值,求圆柱侧面积的最大值.【解析】设圆柱的底面直径为 d,高为 h.则由题意得： .所以12dhL.而圆柱的侧面积为 .由均值不等式可得 ,即216Ldh（当且仅当 dh时等号成立）.所以圆柱侧面积为 ,即圆柱侧面积的最大值为216L.2.多面体中的面积最值【
13、例 4】如图中 1 所示,边长 AC3,BC4,AB5 的三角形简易遮阳棚,其 A、B 是地面上南北方向两个定点,正西方向射出的太阳光线与地面成 30角,试问：遮阳棚 ABC 与地面成多大角度时,才能保证所遮影面 ABD 面8积最大?【分析】首先分析几何体的结构特征,明确遮影面 ABD 中的定值AB,则所求最值问题转化为该边上的高的最值,进而根据已知太阳光的照射角度将其与 ABC中 AB 上的高建立联系,从而确定最值.【解析】 易知,ABC 为直角三角形,由 C 点引 AB 的垂线,垂足为 Q,则应有 DQ 为 CQ 在地面上的斜射影,且AB 垂直于平面 CQD,如图 2 所示.因太阳光与地面
14、成 30角,所以CDQ30,又知在 CQD 中,CQ 51,由正弦定理,有 30sinCQ Di, 即 QD 56sinQCD.为使面 ABD 的面积最大,需 QD 最大,只有当QCD90时才可达到,从而CQD60.故当遮阳棚 ABC 与地面成 60角时,才能保证所遮影面 ABD 面积最大.【点评】求解几何体中的面积最值,首先要明确所求图形面积的表示式,区分该图形中的定值与变量,然后根据几何体的结构特征和已知条件确定变量的最值即可.如该题中抓住 QD 的变化,建立与已知太阳光的照射角的关系是准确确定最值的关键所在.【小试牛刀】在三棱锥 ABCD 中,ABC 和 BCD 都是边长为 a 的正三角
15、形,求三棱锥的全面积的最大值.【解析】 如图,取 BC 中点 M,连 AM、DM,ABC 和 BCD 都是正三角形,AMD 是二面角 A-BC-D 的平面角,设AMD ,又ABDACD,且当ACD90时,ACD 和 ABD 面积最大,此时 AD 2a,9在 AMD 中,由余弦定理 cosAMD- 31,当1cos3时,三棱锥 A-BCD 的全面积最大.(三) 体积的最值问题【例 5】如图 3,已知在 ABC中, 90, PA平面 ABC, EPB于 E, AFC于 F, ,AEF,当 变化时,求三棱锥 EF体积的最大值.图 3【分析】 的变化是由与的变化引起的,要求三棱锥 P-AEF 的体积,
16、则需找到三棱锥 P-AEF 的底面积和高,高为定值时,底面积最大,则体积最大.【解析】因为 PA平面 ABC,BC平面 ABC,所以 PABC又因为 ,所以 平面 PAC,又 F平面 PAC,所以 BCAF,又 ,所以 AF平面 PBC,即 AE.EF 是 AE 在平面 PBC 上的射影,因为 EPB,所以 EFPB,即 平面 AEF.在三棱锥 P中, ,所以 ,10,因为02,所以因此,当4时, VPAEF取得最大值为26.【点评】几何体体积的最值问题的解决,要根据几何体的结构特征确定其体积的求解方式,分清定量与变量,然后根据变量的取值情况,利用函数法或平面几何的相关结论判断相应的最值.如该
17、题中确定三棱锥底面的面积最值是关键.【小试牛刀】 【重庆市九龙坡区 2019 届期末】我国古代数学名著 九章算术 中有这样一些数学用语，“堑堵”意指底面为直角三角形，且侧棱垂直于底面的三棱柱，而“阳马”指底面为矩形且有一侧棱垂直于底面的四棱锥 现有一如图所示的堑堵 ， ， ，当堑堵 的外接球的体积为 时，则阳马 体积的最大值为 A2 B4 C D【答案】D【解析】 堑堵 的外接球的体积为 ，其外接球的半径 ，即 ，又 ， 则 即阳马 体积的最大值为 故选 D(四) 角的最值【例 6】如图,在四棱锥 S ABCD 中,底面 ABCD 是直角梯形,侧棱 SA底面11ABCD,AB 垂直于 AD 和
18、 BC,SA =AB=BC =2,AD =1M 是棱 SB 的中点 （）求证：AM面 SCD；（）求面 SCD 与面 SAB 所成二面角的余弦值；（）设点 N 是直线 CD 上的动点,MN 与面 SAB 所成的角为 ,求 sin 的最大值,【分析】直接根据几何体的结构特征建立空间直角坐标系,求出相关点的坐标和向量坐标,利用向量运算进行证明计算即可.【解析】（）易知平面 SAB 的法向量为 1,0n.设平面 SCD 与平面 SAB 所成的二面角为 ,则 ,即63cos.平面 SCD 与平面 SAB 所成二面角的余弦值为 36.（）设 ,则 .又,面 SAB 的法向量为 10n,所以, .12.当
19、 531x,即 时, .【小试牛刀】在棱长为 1 的正方体 ABCDA1B1C1D1中,P 是 A1B1上的一动点,平面 PAD1和平面 PBC1与对角面ABC1D1所成的二面角的平面角分别为 、,试求 + 的最大值和最小值.解析：如图.对角面 A1B1CD对角面 ABC1D1,其交线为 EF.过 P 作 PQEF 于 Q,则 PQ对角面 ABC1D1.分别连PE、PF.EFAD 1,PEAD 1(三垂线定理).故由二面角的平面角定义知 PFQ,同理,PFQ.设 A1Px,(0x1),则 PB11-x.EQA 1P,QFPB 1,PQ 2,当 0x1 时,有 tan x2,tan )1(2x,
20、tan(+) ,而当 x0 时 2,tan(+) tan( 2+)-cot- EAF1- 2,上式仍成立；类似地可以验证.当 x1 时,上式也成立,于是,当 x1时,tan(+)取最小值-2 ；当 x0 或 1 时,tan(+)取最大值- 2.又 0+,(+)max-arctan 2,(+)min-arctan2 2.五、迁移运用1 【湖北省荆门市 2019 届高三月考】在棱长为 4 的正方体 中， 是 中点，点 是正方13形 内的动点(含边界)，且满足 ，则三棱锥 的体积最大值是（ ）A B C D【答案】D【解析】因为在棱长为 4 的正方体 中， 是 中点，点 是正方形 内的动点(含边界)
21、，且满足 ，所以 ,所以 ,即 ,令点 P 在 DC 上的投影点为 O， ， ，所以 ，整理得 ，根据函数单调性可得当 时， 有最大值为 16，所以 的最大值为 ，因为 ,所以三棱锥 体积最大值为： ，故选 D。2 【江西省南昌市 2018 届测试】如图，在正四棱台 中，上底面边长为 4，下底面边长为8，高为 5，点 分别在 上，且 .过点 的平面 与此四棱台的下底面会相交，则平面 与四棱台的面的交线所围成图形的面积的最大值为A B C D【答案】B【解析】当斜面 经过点 时与四棱台的面的交线围成的图形的面积最大，此时 为等腰梯形，上底为 MN=4，下底为 BC=8 此时作正四棱台 俯视图如下
22、：14则 MN 中点在底面的投影到 BC 的距离为 8-2-1=5因为正四棱台 的高为 5，所以截面等腰梯形的高为 所以截面面积的最大值为 所以选 B3 【湖南省益阳市 2019 届高三上学期期末】直三棱柱 外接球表面积为 ， ，若，矩形 外接圆的半径分别为 ，则 的最大值为（ ）A B3 C D【答案】C【解析】由外接球表面积为 ，可得外接球半径为 2.设 中点为 ， ，矩形 外接圆的圆心分别为 ，球心为 ，则由 平面 与 平面 得 为矩形， ，当且仅当 时取等号.故选 .154 【北京市丰台区 2019 届高三第一学期期末】如图，在棱长为 2 的正方体 中， 分别是棱 的中点， 是底面 内
23、一动点，若直线 与平面 不存在公共点，则三角形的面积的最小值为A B1 C D【答案】C【解析】延展平面 ，可得截面 ,其中 分别是所在棱的中点，直线 与平面 不存在公共点，所以 平面 ,由中位线定理可得 ,在平面 内，在平面 外，所以 平面 ,因为 与 在平面 内相交，所以平面 平面 ,16所以 在 上时，直线 与平面 不存在公共点，因为 与 垂直，所以 与 重合时 最小，此时，三角形 的面积最小，最小值为 ，故选 C.5 【河南省开封市 2019 届高三上学期第一次模拟】有四根长都为 2 的直铁条，若再选两根长都为 的直铁条，使这六根铁条端点处相连能够焊接成一个对棱相等的三棱锥形的铁架，则
24、此三棱锥体积的取值范围是A B C D【答案】B【解析】构成三棱锥的两条对角线长为 a，其他各边长为 2，如图所示，AD=BC=a,此时 0 a2 取 BC 中点为 E,连接 AE,DE,易得：BC平面 ADE,，当且仅当 4 即 时，等号成立，此三棱锥体积的取值范围是故选：6 【福建省龙岩市 2019 届高三下学期教学质量检查】如图，已知正方体 的棱长为 4，是 的中点，点 在侧面 内，若 ，则 面积的最小值为（ ）17A8 B4 C D【答案】D【解析】以 AB， AD， AA1为坐标轴建立空间坐标系如图所示：则 P（0，0，2） ， C（4，4，0） ， D1（0，4，4） ，设 M（
25、a，0， b） ，则 （ a，4， b4） ， （4 ，4，2） ， D1M CP， 4a+16+2b80，即 b2 a4取 AB 的中点 N，连结 B1N，则 M 点轨迹为线段 B1N，过 B 作 BQ B1N，则 BQ 又 BC平面 ABB1A1，故 BC BQ， S BCM的最小值为 S QBC 故选： 7.【2018 北京市首师附高三理零模】在棱长为 1的正方体 中,点 12,P分别是线段1,ABD（不包括端点）上的动点,且线段 2P平行于平面 1AD,则四面体 AB的体积的最大值是18A. 124B. C. 16D. 2【答案】A【解析】 由题意在棱长为 1的正方体 中，点 12,P
26、分别是线段 1,ABD上的动点，且线段 12P平行于平面 ，设 ，即 到平面 1AB的距离为 x，所以四棱锥 12AB的体积为 ，当x时，体积取得最大值124，故选 A8.【2018 年江西省抚州市高三八校联考】如图，在长方体 中， , , ，点是棱 的中点，点 在棱 上，且满足 ， 是侧面四边形 内一动点(含边界).若 平面 ，则线段 长度的取值范围是（ ）A. B. C. D. 【答案】A【解析】 取 中点 ，在 上取点 ，使得 ，连结 ， 则平面 平面 ，19因为 是侧面 内的一动点（含边界） ， 平面 ，所以 ，所以当 与 的中点重合时，线段 长度取最小值 ，当 与点 或点 重合时，线
27、段 长度取得最大值 或 ，因为长方体 中， ，点 是棱 的中点，点 在棱 上，且满足 ,所以 ，所以线段 长度的取值范围是 ，故选 A.9.如图，在棱长为 5 的正方体 ABCD A1B1C1D1中， EF 是棱 AB 上的一条线段，且 EF2， Q 是 A1D1的中点，点 P 是棱 C1D1上的动点，则四面体 P QEF 的体积 ( )A. 是变量且有最大值 B. 是变量且有最小值C. 是变量且有最大值和最小值 D. 是常量【答案】D【解析】因为 EF2，点 Q 到 AB 的距离为定值， QEF 的面积为定值，设为 S又 D1C1 AB， D1C1平面 QEF ， AB 平面 QEF， D1
28、C1平面 QEF，点 P 到平面 QEF 的距离也为定值，设为 d四面体 P QEF 的体积为定值13S选 D2010.若一条直线与一个平面成 角,则这条直线与这个平面内经过斜足的直线所成角中最大角等于（ ）A. B. C. D. 【答案】B【解析】当这个平面内经过斜足的直线 与这条直线在这个平面内射影垂直时, 直线 与这条直线垂直,所成角为直角,而两直线所成角范围为 ,所以直线 与这条直线所成角最大值为 ,所以选 B.11.如图,在四棱锥 中,侧面 是边长为 4 的正三角形,底面 为正方形,侧面 底面 ,为底面 内的一个动点,且满足 ,则点 到直线 的最短距离为( )A. B. C. D.
29、【答案】C【解析】试题分析：设 的中点为 ,连接 ,侧面 是边长为 4 的正三角形,所以 又因为侧面 底面 ,所以 平面 ,则 ,由 ,可得 ,故 平面 ,可得,所以点 在平面 内的轨迹是以 为直径的圆 ,则点 到直线 的最短距离是圆心到直线 的距离与半径的差,圆心到直线 的距离是 圆半径为 ,所以点 到直线 的最短距离是,故选 C.12已知各棱长均为 1 的四面体 ABCD 中, E 是 AD 的中点,P直线 CE,则|BP|DP|的最小值为（ ）A163B63C132D132【答案】B【解析】如图,将 CDE旋转至与 共面,连结 BD,则它与 E的交点 P,即为使|BP|DP|取最小值的点
30、易知 ,21在 BCE中由余弦定理得 ,从而由平方关系得 ,在 D中由余弦定理得,所以 13.两球 O1和 O2在棱长为 1 的正方体 ABCD A1B1C1D1的内部,且互相外切,若球 O1与 过点 A 的正 方体的三个面相切,球 O2与过点 C1的正方体的三个面相切,则球 O1和 O2的表面积之和的最小值为( )A(63 ) B(84 )3 3C(63 ) D(84 )3 3【答案】A【解析】选 A 设球 O1、球 O2的半径分别为 r1、 r2,则 r1 r1 r2 r2 ,3 3 3r1 r2 , 3 32从而 4( r r )4 (63 ).21 2 r1 r2 22 314 【山东
31、省日照市 2017 届高三下学期第一次模拟】现有一半球形原料，若通过切削将该原料加工成一正方体工件，则所得工件体积与原料体积之比的最大值为_【答案】【解析】设球半径为 R，正方体边长为 a，22由题意得当正方体体积最大时： R2，R ，所得工件体积与原料体积之比的最大值为：故答案为15 【安徽省合肥一中、马鞍山二中等六校教育研究会 2019 届高三第二次联考】三棱锥 中，底面满足 ， ，点 在底面 的射影为 的中点，且该三棱锥的体积为 ，当其外接球的表面积最小时， 到底面 的距离为_.【答案】【解析】设 AC 的中点为 D，连接 BD,PD，则 平面 ABC，因为 是等腰直角三角形，外接球的球
32、心 O 在 PD 上，设 ，外接球半径 ，则 ，因为 ，所以 ，因为 即 ，所以 ，23当且仅当 时，即 时取等号，所以当外接球半径取得最小值时， ，故答案是： .16 【福建省厦门市 2019 届高中毕业班第一次（3 月)质量检查】已知正三棱柱 的所有棱长为2，点 分别在侧面 和 内， 与 交于点 ，则 周长的最小值为_【答案】3【解析】设 关于侧面 和 的对称点分别为 ，连结 ，则当 共线时， 周长最小，由于在正三棱柱 中，点 是 与 的交点，所以点 是侧 面 的中心，故周长最小时 分别为侧面 和 的中心，所以 周长最小值为 3.故答案为：317 【安徽省江南十校 2019 届高三 3 月
33、综合素质检测】如图，三棱锥 中， ， ，点 在侧面 上，且到直线 的距离为 ，则 的最大值是_【答案】【解析】 动点 到直线 的距离为定值动点 落在以 为轴、底面半径为 的圆柱 的侧面上可知侧面与三棱锥侧面 的交线为椭圆的一部分设其与 的交点为 ，此时 最大由题意可得，点 到 的距离为：则 到 的距离为 可知： 为 的中点24又在 中，由余弦定理可得本题正确结果：18.【河北省石家庄市 2018 届高三下学期一模】一个直角三角形的三个顶点分别在底面棱长为 2 的正三棱柱的侧棱上，则该直角三角形斜边的最小值为_【答案】 23【解析】不妨设 N在 B处， ，则有 由该直角三角形斜边 故答案为 23.19如图,在棱柱 的侧棱 1AB和 上各有一个动点 ,PQ,且满足 1AB,M是棱CA上的动点, 则 的最大值是 【答案】12【解析】设点 C到平面 1AB的距离为 d,三棱柱 的高为 h, ,由点 M到平面 1的距离为 k,又因为 1APBQ,所以 ,所以25,所以,令 ,则函数 ()fk在区间 (0,1上单调递增,当 1k时,函数 ()fk有最小值 ,即的最大值是 220已知直三棱柱 中, ,侧面 1BC的面积为 2,则直三棱柱外接球表面积的最小值为 【答案】 4【解析】根据题意,设 2BCm,则有 1B,从而有其外接球的半径为 ,所以其比表面积的最小值为 4S
