若三角形的三边长分别为a,b,c,内切圆半径为r,则此三角形的面积为r.若四面体四个面的面积分别为S1,S2,S3,S4,内切球的半径为R,则此四面体类似的结论为__

发布时间:2020-07-31 16:57:53

若三角形的三边长分别为a,b,c,内切圆半径为r,则此三角形的面积为r.若四面体四个面的面积分别为S1,S2,S3,S4,内切球的半径为R,则此四面体类似的结论为________.

网友回答

此四面体体积为V=(S1+S2+S3+S4)R

解析分析:先用面积分割法,证明平面内的结论正确.然后将该命题推广到空间:若四面体四个面的面积分别为S1,S2,S3,S4,内切球的半径为R,则此四面体的体积为:V=(S1+S2+S3+S4)R.接下来可以用体积分割的方法,类似地证明推广到空间的结论也是正确的.

解答:先证明平面内的结论正确设△ABC的内切圆圆心为I,圆I与BC、CA、AB分别相切于点D、E、F,连接ID、IE、IF,则有∵ID与圆I相切于点D,∴ID⊥BC,可得三角形IBC的面积为S△IBC=BC?ID=ar,(其中r是△ABC的内切圆半径)同理可得:S△IAC=AC?IE=br,S△IAB=AB?IF=cr,∴三角形ABC的面积为S=S△IBC+S△IAC+S△IAB=ar+br+cr=根据此结论,将其类比到空间可得:若四面体四个面的面积分别为S1,S2,S3,S4,内切球的半径为R,则此四面体的体积为V=(S1+S2+S3+S4)R.证明如下:设四面体ABCD的内切球为球O,球O分别切面BCD、面ACD、面ABD、面ABC于E、F、G、H,分别设S△BCD、S△ACD、S△ABD、S△ABC为S1、S2、S3、S4∵球O切平面BCD于点E,∴OE⊥平面BCD,三棱锥O-BCD的体积为V1=S△BCD?OE=S1R,同理可得:三棱锥O-BCD的体积为V2=S△ACD?OF=S2R,三棱锥O-ABD的体积为V3=S△ABD?OG=S3R,三棱锥O-ABC的体积为V4=S△ABC?OH=S4R∴四面体ABCD的体积等于V=V1+V2+V3+V4=S1R+S2R+S3R+S4R=(S1+S2+S3+S4)R.故
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