∫π每天一道数学题
数学家们站在彼此的肩膀上。——高斯
  1. 已知三棱锥 ABCDA-BCDAD=AB=AC=22AD=AB=AC=2\sqrt{2}BD=BC=2BD=BC=2DC=23DC=2\sqrt{3},则它的底面 BCDBCD 的面积为 \underline{\qquad},体积为 \underline{\qquad}

参考解析

先求底面 BCD\triangle BCD 的面积。

BC=2BC=2BD=2BD=2DC=23DC=2\sqrt{3}

BCD\triangle BCD 是等腰三角形,BC=BD=2BC=BD=2DC=23DC=2\sqrt{3}

由余弦定理:cosCBD=BC2+BD2DC22BCBD=4+4128=48=12\cos\angle CBD=\frac{BC^2+BD^2-DC^2}{2\cdot BC\cdot BD}=\frac{4+4-12}{8}=\frac{-4}{8}=-\frac{1}{2}

CBD=2π3=120°\angle CBD=\frac{2\pi}{3}=120°

SBCD=12BCBDsinCBD=122232=3S_{\triangle BCD}=\frac{1}{2}\cdot BC\cdot BD\cdot\sin\angle CBD=\frac{1}{2}\cdot 2\cdot 2\cdot\frac{\sqrt{3}}{2}=\sqrt{3}

再求高。AA 到底面 BCDBCD 的距离为 hh

AD=AB=AC=22AD=AB=AC=2\sqrt{2},即 AA 到底面三个顶点距离相等,AA 在底面 BCDBCD 上的投影为 BCD\triangle BCD 的外心。

先求 BCD\triangle BCD 的外接圆半径 RR。由正弦定理:DCsinCBD=2R\frac{DC}{\sin\angle CBD}=2R

2R=2332=42R=\frac{2\sqrt{3}}{\frac{\sqrt{3}}{2}}=4R=2R=2

h=AD2R2=84=2h=\sqrt{AD^2-R^2}=\sqrt{8-4}=2

体积 V=13SBCDh=1332=233V=\frac{1}{3}S_{\triangle BCD}\cdot h=\frac{1}{3}\cdot\sqrt{3}\cdot 2=\frac{2\sqrt{3}}{3}

底面面积为 3\sqrt{3},体积为 233\frac{2\sqrt{3}}{3}

这道题的解析对你有帮助吗?