如图,四面体ABCD的各个面都是直角三角形,已知AB⊥BC,BC⊥CD,AB=a,BC=a,CD=c.
(1)若AC⊥CD,求证:AB⊥BD;
(2)求四面体ABCD的表面积.
网友回答
解:(1)因为AC⊥CD,BC⊥CD,
所以CD⊥平面ABC,
又因为CD?平面BCD,
所以平面ABC⊥平面BCD,
因为AB⊥BC,平面ABC∩平面BCD=BC,
所以AB⊥平面BCD,
所以AB⊥BD.
(2)当AC⊥CD时,则AB⊥BD,
因为AB=a,BC=b,CD=c,
所以BD=,AC=,
所以四面体ABCD的表面积S=.
当AC与CD不垂直时,则AD⊥CD,否则由(1)知AB⊥BD,可得AC⊥CD(矛盾),
当AD⊥AC时,AB与AD不能垂直,否则AD⊥平面ABC,
所以BC⊥AD,
因为BC⊥CD,BC⊥平面ACD,
所以BC⊥AC,这与AB⊥BC矛盾,
所以BD⊥AD,从而可得:AD2=a2-b2-c2,…①
由AD⊥AC得,AD2=c2-b2-a2…②
由①②可得:a=c,所以AD2=-b2<0矛盾.
所以AD⊥CD,从而得到AB⊥AD,
当AD⊥CD时,AD2=a2+b2-c2,
当AB⊥AD时,AD2=b2+c2-a2,
所以a=c,AD=b,此时四面体的各个面是全等的三角形,变形成为一平面图形,所以舍去.
所以其表面积为S=.…12(分)
解析分析:(1)由题意可得:CD⊥平面ABC,再根据面面垂直的判断定理可得:平面ABC⊥平面BCD,进而得到线面垂直得到线线垂直.(2)此题分情况讨论:当AC⊥CD时,则AB⊥BD,进而得到四面体ABCD的表面积.当AC与CD不垂直时,则AD⊥CD,当AD⊥AC时,再讨论AB与AD不能垂直,并且BD与AD不能垂直,进而得到AB⊥BD得到