鳖臑还原长方体

前言

鳖臑(bi(ar{e})n(grave{a})o)是我国古代对四个面均为直角三角形的三棱锥的称呼。在涉及鳖臑的命题中常常需要将其还原为长方体。

如图所示,三棱锥 (A-BCD) 是一个鳖臑,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,其中的三条关键线段(AB)(BC)(CD)[图中的红色部分线段]两两垂直[或相交垂直就,或异面垂直];

还原过程

作图方法:在平面(ABC)内,过点(A)做直线(AE//BC),过点(C)做直线(CE//BA),与(AE)相交于点(E)

在平面(BCD)内,过点(D)做直线(DH//CB),过点(B)做直线(BH//CD),与(DH)相交于点(H)

过点 (D)(DF//CE),过点 (E)(EF//CD) 交直线 (DF) 于点 (F)

过点 (H)(HG//AB),过点 (A)(AG//BH) 交直线 (HG) 于点 (G),联结(GF)

则得到的六面体(BHDC-AGFE)为长方体;其中线段 (AD) 为其体对角线;

此时如果做长方体的外接球,则线段 (AD) 为外接球的直径;

典例剖析

【2021届高三文科数学月考四第8题】鳖臑(bi(ar{e})n(grave{a})o)是我国古代对四个面均为直角三角形的三棱锥的称呼。已知三棱锥 (A-BCD) 是一个鳖臑,其中(ABperp BC)(ABperp BD)(BCperp CD),且(AB=6)(BC=3)(DC=2),则三棱锥(A-BCD)的外接球的体积是【(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)

(ABperp CD),又(BCperp CD), 且 (ABcap BC=B), 故 (CDperp AC)

(AD) 为三棱锥(A-BCD)的外接球直径,[具体还原过程参照上述过程];

由于 (AB=6)(BC=3)(DC=2), 故(AD=sqrt{6^{2}+3^{2}+2^{2}}=7)

则三棱锥 (A-BCD) 的外接球的半径为(R=cfrac{7}{2}).

故三棱锥 (A-BCD) 的外接球的体积(V=cfrac{4}{3}pi R^3=cfrac{4}{3}pi (cfrac{7}{2})^3=cfrac{343pi}{6}),故选(D).

原文地址:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/14205977.html