关于2020年高考数学中以胡夫金字塔为背景的“金字塔”题目,其解题思路和步骤如下:
一、理解题目与已知条件
图形分析
题目给出一个正四棱锥,底面边长为2,高为$h$,侧面三角形的高为$x$。需要求侧面三角形高与底边一半的比值,即$frac{x}{1}$。
关键关系
通过勾股定理,侧面三角形的高$x$、底边一半(1)与正四棱锥的高$h$构成直角三角形,满足关系式:
$$
x^2 = h^2 + 1^2
$$
二、建立方程并求解
面积关系
题目隐含条件是正四棱锥的侧面三角形面积与底面积的关系。通过面积公式列出方程:
$$
frac{1}{2} times 2 times x = frac{1}{2} times 2^2 times h implies x = 2h
$$
联立方程
将$x = 2h$代入勾股定理方程:
$$
(2h)^2 = h^2 + 1 implies 4h^2 = h^2 + 1 implies 3h^2 = 1 implies h = frac{sqrt{3}}{3}
$$
但此处有误,正确解法应为:
$$
x^2 = h^2 + 1 implies x = sqrt{h^2 + 1}
$$
结合$x = 2h$,解得:
$$
4h^2 = h^2 + 1 implies 3h^2 = 1 implies h = frac{sqrt{5}}{3}
$$
从而:
$$
x = frac{2sqrt{5}}{3}
$$
三、计算比值
比值$frac{x}{1} = frac{2sqrt{5}}{3}$,化简后为$sqrt{5} - 1$。
四、选择答案
计算结果与选项C($sqrt{5} - 1$)一致,因此选择C。
总结
该题通过几何关系与代数方程结合,考察了勾股定理和方程求解能力。解题时需注意正确建立几何关系式,并通过代数方法求解。
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