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如图所示,用一个不平行于圆柱底面的平面,截该圆柱所得的截面为椭圆面,得到的几何体称之为``斜截圆柱''. AB 是底面圆 O 的直径, AB=2BC=2, 椭圆所在平面垂直于平面 ABCD, 且与底面所成二面角为 45. 图一中,点 P 是椭圆上的动点,点 P 在底面上的投影为点 P1; 图二中,椭圆上的点 Ei(i=1,2,3,,n) 在底面上的投影分别为 Fi, 且 Fi 均在直径 AB 的同一侧.
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  1. AOP1=2π3 时,求 PP1 的长度;
    1. n=6 时,若图二中, 点 F1,F2,,F6 将半圆平均分为 7 等份,求 (E1F12)(E2F22)(E3F32);
    2. 证明: AF1E1F1+AF1E2F2++AF1EnFn+AF1BC<2π.
解答

  1. 如图,取截面 ABCD, 设 P1,PAB,DC 上的投影分别为 P1,P, 则易得 PP1=PP1. 因此在梯形 ABCD 中,PP1=AP1ABBC+BP1ABAD=1cosθ2+31+cosθ2=2+cosθ,
    代入 θ=2π3, 得 PP1=32.
    1. 1EiFi2=cosiπ7.
      从而利用点鞭炮法:原式=cosπ7cos2π7cos3π7=8sinπ7cosπ7cos2π7cos3π78sinπ7=4sin2π7cos2π7cos4π78sinπ7=2sin4π7cos4π78sinπ7=sin8π78sinπ7=18.
    2. 证明α0=0,αi=AOFi,1in,αn+1=π. 则左边=i=1n+1(αiαi1)(2+cosαi)=2π+i=1n+1(αiαi1)cosαi<2π+i=1n+1αi1αicosxdx=2π+0πcosxdx=2π=右边.