本题导读

立体几何基础题:由展开图的几何结构( 为大三角形三边中点)读出侧棱长,判定正四面体,再用勾股求高算体积。

📌【题干】

Question

(2014年上海卷(文)) 底面边长为 2 的正三棱锥 ,其表面展开图是三角形 ,如图,求 的各边长及此三棱锥的体积 .

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 展开图中 分别是 三边的中点:每条大三角形的边 = 底边 + 侧棱。
  2. 侧棱 = 大三角形边长 − 底边 2,先求大三角形边长。
  3. 求体积需要高:用底面正三角形中心到顶点的距离与侧棱勾股。

✅【答案】

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的三边长均为 ;

✍【详细解析】

Abstract

各边长:展开图中, 与 是同一条侧棱剪开后的两段,故 (侧棱长)。 为底面边长。由于展开图恰为三角形 ,点 分别落在大三角形的三边上,结合对称性 分别是 、、 的中点,故

同理三边相等。又在 处, 与 是同一条侧棱剪开后的两段,故 。由 及 为中点,可设侧棱 ,则大三角形边长为 ,且 。由中位线性质 是 的中位线,

故侧棱 , 的各边长为 ,即三边长均为 。(此时 ,该三棱锥是棱长为 的正四面体。)

体积:底面正三角形面积为

顶点 在底面的投影是正三角形 的中心,中心到顶点的距离为 ,故高

于是

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:展开图与原几何体的对应关系;正四面体的结构;棱锥体积公式与高的求法。

  2. 核心方法:“展开图中剪开处两侧线段等长”是还原侧棱的关键;正四面体的高用”侧棱² − 底面外接圆半径²”勾股而得。

  3. 避坑指南:大三角形的边长是 而不是 ;底面中心到顶点的距离是 ,别用成中心到边的距离 ,否则高会算错。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 展开图与折叠是上海卷立体几何的特色视角,考空间想象与”剪开线段等长”的基本原理。

  2. 结论推广: 一般地,正 面体的”三角形型展开图”中,大三角形边长 = 2× 棱长;本题结论可推广到任意正四面体棱长 :。

  3. 方法推广: “展开图 ⟷ 原体”的互化抓住”剪开线段成对相等”,一切展开图问题由此入手。

🔗【关联脉络】

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