Question

【題目】已知矩形ABCD的邊AB=2，BC=1，以A為坐標原點，AB，AD邊分別在x軸、y軸的正半軸上，建立直角坐標系。將矩形折疊，使A點落在線段DC上，重新記為點

(1)當點坐標為(1,1)時，求折痕所在直線方程.

(2)若折痕所在直線的斜率為k，試求折痕所在直線的方程；

(3)當時，設折痕所在直線與軸交于點E，與軸交于點F，將沿折痕EF旋轉．使二面角的大小為，設三棱錐的外接球表面積為，試求最小值.

Answer 1

【答案】（1）； （2）； （3）.

【解析】

（1）根據(jù)兩個點關于直線對稱得到對稱直線的斜率，由中點坐標公式得到中點，代入直線可得到結果；（2）當時，此時A點與D點重合，折痕所在直線方程為；當時，A點落在線段同DC上的點記為G(，1)，根據(jù)對稱性得到直線斜率和直線上的點，由點斜式得到結果；（3）根據(jù)題意可得到EF的中點G為外接球的球心，根據(jù)兩點間距離公式可得到半徑，進而求解.

(1)折疊后，根據(jù)點關于線對稱得到直線的斜率為：，兩個點的中點為：在直線上，故易求所在直線方程為：.

(2)當時，此時A點與D點重合，折痕所在直線方程為

當時，將矩形折疊后A點落在線段同DC上的點記為G(，1) ()，則A與G關于折痕所在直線對稱，得 故

線段OG中點，所以折痕所在直線方程為：

即

綜上所述，所求折痕所在直線方程為.

(3)由（2）當時，折痕所在直線與軸交于點E，與軸交于點F，則，記EF的中點為G點，根據(jù)直角三角形中線的性質得到：，故得到G點為球的直徑；球的直徑即為，

所以所以 ,

所以最小值為.