鳖臑还原长方体
前言
鱉臑(bi(ar{e})n(grave{a})o)是我國古代對四個面均為直角三角形的三棱錐的稱呼。在涉及鱉臑的命題中常常需要將其還原為長方體。
如圖所示,三棱錐 (A-BCD) 是一個鱉臑,其中( riangle ABC)、( riangle ABD)、( riangle BCD)、( riangle ACD)都是(Rt riangle),(angle ABC)、(angle ABD)、(angle DCB)、(angle DCA)都是直角,其中的三條關(guān)鍵線段(AB)、(BC)、(CD)[圖中的紅色部分線段]兩兩垂直[或相交垂直就,或異面垂直];
還原過程
作圖方法:在平面(ABC)內(nèi),過點(diǎn)(A)做直線(AE//BC),過點(diǎn)(C)做直線(CE//BA),與(AE)相交于點(diǎn)(E),
在平面(BCD)內(nèi),過點(diǎn)(D)做直線(DH//CB),過點(diǎn)(B)做直線(BH//CD),與(DH)相交于點(diǎn)(H),
過點(diǎn) (D) 做 (DF//CE),過點(diǎn) (E) 做 (EF//CD) 交直線 (DF) 于點(diǎn) (F),
過點(diǎn) (H) 做 (HG//AB),過點(diǎn) (A) 做 (AG//BH) 交直線 (HG) 于點(diǎn) (G),聯(lián)結(jié)(GF),
則得到的六面體(BHDC-AGFE)為長方體;其中線段 (AD) 為其體對角線;
此時如果做長方體的外接球,則線段 (AD) 為外接球的直徑;
典例剖析
【2021屆高三文科數(shù)學(xué)月考四第8題】鱉臑(bi(ar{e})n(grave{a})o)是我國古代對四個面均為直角三角形的三棱錐的稱呼。已知三棱錐 (A-BCD) 是一個鱉臑,其中(ABperp BC),(ABperp BD),(BCperp CD),且(AB=6),(BC=3),(DC=2),則三棱錐(A-BCD)的外接球的體積是【(quad)】
$A.cfrac{49pi}{3}$ $B.cfrac{343pi}{2}$ $C.49pi$ $D.cfrac{343pi}{6}$
解析:由(ABperp BC),(ABperp BD),且(BCcap BD=B),可得 (ABperp) 平面 (BCD),
則 (ABperp CD),又(BCperp CD), 且 (ABcap BC=B), 故 (CDperp AC),
則 (AD) 為三棱錐(A-BCD)的外接球直徑,[具體還原過程參照上述過程];
由于 (AB=6), (BC=3), (DC=2), 故(AD=sqrt{6^{2}+3^{2}+2^{2}}=7),
則三棱錐 (A-BCD) 的外接球的半徑為(R=cfrac{7}{2}).
故三棱錐 (A-BCD) 的外接球的體積(V=cfrac{4}{3}pi R^3=cfrac{4}{3}pi (cfrac{7}{2})^3=cfrac{343pi}{6}),故選(D).
總結(jié)
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