Question

等腰Rt△ACB，AB=2，．以直線AC為軸旋轉(zhuǎn)一周得到一個(gè)圓錐，D為圓錐底面一點(diǎn)，BD⊥CD，CH⊥AD于點(diǎn)H，M為AB中點(diǎn)，則當(dāng)三棱錐C-HAM的體積最大時(shí)，CD的長(zhǎng)為

1. A.
   
2. B.
   
3. C.
   
4. D.
   

Answer 1

C
分析：根據(jù)題意，結(jié)合線面垂直的判定與性質(zhì)，證出AB⊥平面CMH，從而AM是三棱錐C-HAM的高，得V_C-HAM=S_△CMH×AM，因此當(dāng)S_△CMH達(dá)到最大值時(shí)，三棱錐C-HAM的體積最大．設(shè)∠BCD=θ，利用Rt△ACD中等積轉(zhuǎn)換和Rt△ABD∽R(shí)t△AHM，算出CH、HM關(guān)于θ的式子，從而得到S_△CMH=CH•HM=，最后根據(jù)基本不等式得當(dāng)tanθ=時(shí)，S_△CMH達(dá)到最大值，根據(jù)同角三角函數(shù)的基本關(guān)系算出cosθ=，從而得出CD的長(zhǎng)為，即為當(dāng)三棱錐C-HAM的體積最大時(shí)CD的長(zhǎng)．
解答：根據(jù)題意，得
∵AC⊥平面BCD，BD?平面BCD，∴AC⊥BD，
∵CD⊥BD，AC∩CD=C，∴BD⊥平面ACD，可得BD⊥CH，
∵CH⊥AD，AD∩BD=D，∴CH⊥平面ABD，可得CH⊥AB，
∵CM⊥AB，CH∩CM=C，∴AB⊥平面CMH，
因此，三棱錐C-HAM的體積V=S_△CMH×AM=S_△CMH
由此可得，當(dāng)S_△CMH達(dá)到最大值時(shí)，三棱錐C-HAM的體積最大
設(shè)∠BCD=θ，則Rt△BCD中，BC=AB=
可得CD=，BD=
Rt△ACD中，根據(jù)等積轉(zhuǎn)換得CH==
Rt△ABD∽R(shí)t△AHM，得，所以HM==
因此，S_△CMH=CH•HM==
∵4+2tan²θ≥4tanθ，
∴S_△CMH=≤=，
當(dāng)且僅當(dāng)tanθ=時(shí)，S_△CMH達(dá)到最大值，三棱錐C-HAM的體積同時(shí)達(dá)到最大值．
∵tanθ=＞0，可得sinθ=cosθ＞0
∴結(jié)合sin²θ+cos²θ=1，解出cos²θ=，可得cosθ=（舍負(fù)）
由此可得CD==，
即當(dāng)三棱錐C-HAM的體積最大時(shí)，CD的長(zhǎng)為
故選：C
點(diǎn)評(píng)：本題給出旋轉(zhuǎn)體中，求三棱錐的體積最大值時(shí)CD的長(zhǎng)，著重考查了線面垂直的判定與性質(zhì)、基本不等式求最值、相似三角形中比例線段的計(jì)算和同角三角函數(shù)基本關(guān)系等知識(shí)，屬于中檔題．