题目内容

【题目】平面图形很多可以推广到空间中去,例如正三角形可以推广到正四面体,圆可以推广到球,平行四边形可以推广到平行六面体,直角三角形也可以推广到直角四面体,如果四面体中棱两两垂直,那么称四面体为直角四面体. 请类比直角三角形中的性质给出2个直角四面体中的性质,并给出证明.(请在结论中选择1个,结论4,5中选择1个,写出它们在直角四面体中的类似结论,并给出证明,多选不得分,其中表示斜边上的高,分别表示内切圆与外接圆的半径)

直角三角形

直角四面体

条件

结论1

结论2

结论3

结论4

结论5

【答案】证明见解析

【解析】

结论1:分别表示,然后证明

结论2:在中利用等面积法,表示出高,然后分别表示,再证明

结论3:利用结论2中得到的的表达式,再表示出,再证明

结论4:内切球的球心与四个顶点相连接,把三棱锥分成四个小的三棱锥,利用进行证明

结论5:将直角四面体补形成为以为长、宽、高的长方体,再进行证明.

的面积依次为

平面所成角依次为

到平面的距离为分别表示内切球与外接球的半径,内切球的球心为

直角三角形

直角四面体

条件

结论1

结论2

结论3

结论4

结论5

证明:设

,垂足为,联结,过,垂足为

易证:平面,则

结论1:

中,

s

结论2:

同理,

结论3:∵,∴

结论4:

.

从而,即

结论5:将直角四面体补形成为以为长、宽、高的长方体,

则长方体的体对角线即为直角四面体ABCD的外接球的直径,即.

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