本题导读
本题考查三视图(正视图的几何意义)、三棱锥的结构特征,以及相关运算的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2016年四川卷(理)) 已知三棱锥的四个面都是腰长为 的等腰三角形,该三棱锥的正视图如图所示,则该三棱锥的体积是 .
🔍【思路分析】
破题导航
- 解读正视图:正视图是一个底边为 ,高为 的等腰三角形。这意味着三棱锥的高 ,且底面有一条边长度为 。
- 分析侧面形状:已知四个面都是腰长为 的等腰三角形。
- 侧面等腰三角形的腰为 ,底边(即底面三角形的边)分别为 。
- 正视图显示底边之一为 。验证:腰为 的等腰三角形,底边最大可接近 。底边为 时,侧面三角形的高为 。
- 确定底面形状:
- 三棱锥的高为 ,顶点在底面的射影到各边的距离应符合侧面高的逻辑。
- 实际上,这个三棱锥可以看作:底面是一个腰长为 ,顶角为 的等腰三角形(底边即为正视图中的 ),顶点投影恰好在底面该腰长为 的两边交点(顶点)上吗?
- 修正思路:正视图的高为 ,且侧面腰长为 。若底面是边长为 的三角形,其面积 。此时顶点投影在何处能使正视图高为 且侧棱长为 ?
- 若顶点在底面上的射影是底面等腰三角形底边的中点,则顶点到底面顶点的距离(侧棱)为 。
- 体积计算:利用 。
✅【答案】
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✍【详细解析】
Abstract
解:
- 确定几何体尺寸: 由正视图可知,三棱锥的高 。 正视图的底边长为 ,这对应三棱锥底面三角形的一条边。
- 分析面特征: 三棱锥的四个面都是腰长为 的等腰三角形。 对于底边为 的那个面(假设为底面),其腰长为 ,则该面是一个顶角为 的等腰三角形(因为 )。 底面积 。
- 验证高与侧面: 当高 时,若顶点投影在底面 顶角的顶点上,侧棱长分别为 (不对,侧棱应为 )。 根据正视图,顶点在底面边 上的投影是其中点。高 且顶点到底面两端点距离均为 (),符合侧面腰长为 的条件。
- 计算体积:
故答案为
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 识图能力:正视图反映了物体的高度和左右宽度。在锥体中,正视图的高往往直接就是锥体的高。
- 等腰三角形性质:腰为 ,底为 的三角形是解析此类题目的关键常数模型。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 变式思考:若题目给出的是侧视图,或者是正三角形底面,计算逻辑类似,但需注意投影点位置。
- 空间想象:此类题目可以通过将模型放入长方体或特殊的棱柱中来辅助想象。
- 关联考点:本题可进一步要求求该三棱锥的外接球表面积。
🔗【关联脉络】
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