【浩瀚题库】高考数学必背经典结论-正四面体性质【冲刺必备版】

高中数学二级结论1、任意的简单n 面体内切球半径为表S V3(V 是简单n 面体的体积，表S 是简单n 面体的表面积)2、在任意ABC △内，都有t a n A +t a n B +t a n C =t a n A ·t a n B ·t a n C3、若a 是非零常数，若对于函数y ＝f(x )定义域内的任一变量x 点有下列条件之一成立，则函数y ＝f(x )是周期函数，且2|a |是它的一个周期。

①f(x ＋a )＝f(x －a ) ②f(x ＋a )＝－f(x ) ③f(x ＋a )＝1/f(x ) ④f(x ＋a )＝－1/f(x )4、若函数y ＝f(x )同时关于直线x ＝a 与x ＝b 轴对称，则函数f(x )必为周期函数，且T ＝2|a －b|5、若函数y ＝f(x )同时关于点（a ，0）与点（b ，0）中心对称，则函数f(x )必为周期函数，且T ＝2|a －b|6、若函数y ＝f(x )既关于点（a ，0）中心对称，又关于直线x ＝b 轴对称，则函数f(x )必为周期函数，且T ＝4|a －b|7、斜二测画法直观图面积为原图形面积的42倍 8、过椭圆准线上一点作椭圆的两条切线，两切点连线所在直线必经过椭圆相应的焦点9、导数题常用放缩1+≥x e x 、1ln 11-≤≤-<-x x xx x、)1(>>x ex e x 10、椭圆)0,0(12222>>=+b a by a x 的面积S 为πab S =11、圆锥曲线的切线方程求法：隐函数求导推论：①过圆222)()(r b y a x =-+-上任意一点),(00y x P 的切线方程为200))(())((r b y b y a x a x =--+--②过椭圆)0,0(12222>>=+b a b y a x 上任意一点),(00y x P 的切线方程为1220=+b yy a xx ③过双曲线)0,0(12222>>=-b a b y a x 上任意一点),(00y x P 的切线方程为1220=-b yy a xx 12、切点弦方程：平面内一点引曲线的两条切线，两切点所在直线的方程叫做曲线的切点弦方程①圆022=++++F Ey Dx y x 的切点弦方程为0220000=++++++F E yy D x x y y x x ②椭圆)0,0(12222>>=+b a b y a x 的切点弦方程为12020=+b yy a x x③双曲线)0,0(12222>>=-b a b y a x 的切点弦方程为12020=-byy a x x④抛物线)0(22>=p px y 的切点弦方程为)(00x x p y y += ⑤二次曲线的切点弦方程为0222000000=++++++++F y y E x x D y Cy x y y x Bx Ax 13、①椭圆)0,0(12222>>=+b a by a x 与直线)0·(0≠=++B A C By Ax 相切的条件是22222C b B a A =+②双曲线)0,0(12222>>=-b a b y a x 与直线)0·(0≠=++B A C By Ax 相切的条件是||22222A a -B b =C14、椭圆的焦半径(椭圆的一个焦点到椭圆上一点横坐标为0x 的点P 的距离)公式02,1ex a r ±= （左加右减）15、双曲线的焦半径(双曲线上横坐标为x 的点P 到焦点的距离)公式，且F 1为左焦点，F 2为右焦点，e 为双曲线的离心率。

正四面体的常用结论公式正四面体是我们生活中常见的一种几何图形，它的结构和性质一直以来都是数学家们研究的重点。

在这篇文章中，我将从理论和实践两个方面来探讨正四面体的常用结论公式。

我们来看一下正四面体的定义和性质。

正四面体是一个由四个边长相等的三角形组成的立体图形，它的每个面都是一个等边三角形。

正四面体的特点是它的六个顶点都在同一个球面上，这个球心被称为正四面体的外接球心。

由于正四面体的对称性，我们只需要知道其中一个面的面积和高，就可以计算出其他面的面积和高。

接下来，我将介绍一些常用的结论公式。

一、正四面体的体积公式1.1 底面积公式正四面体的底面积可以用以下公式表示：S = (a2 * b2) / (4 * GCD(a, b))其中，a和b分别是正四面体的两个相邻边的边长，GCD(a, b)表示a和b的最大公约数。

1.2 体积公式正四面体的体积可以用以下公式表示：V = S * h / 3其中，h是正四面体的高，可以通过勾股定理计算得出。

二、正四面体的表面积公式2.1 三个侧面的面积之和公式正四面体的三个侧面的面积分别为A1、A2和A3,它们可以表示为：A1 = a * b * sin60° = ab * √3 / 2A2 = a * c * sin60° = ac * √3 / 2A3 = b * c * sin60° = bc * √3 / 2所以，三个侧面的面积之和为：A_total = A1 + A2 + A3 = (ab + ac + bc) * √3 / 22.2 六个面的总面积公式正四面体的六个面的总面积为：A_total = 3 * (A1 + A2 + A3) = 3 * (ab + ac + bc) * √3 / 2三、正四面体的外接球半径公式3.1 外接球心到任意顶点的距离公式设正四面体的外接球心为O,任意一个顶点为P,那么OP就是外接球心到顶点P的距离。

高二数学正四面体知识点正四面体是一个非常特殊的几何体，它具有很多独特的性质和特点。

在高二数学学习中，正四面体也是一个重要的知识点。

本文将介绍一些关于正四面体的基本定义、性质和相关定理。

一、基本定义正四面体是一个四面都是正三角形的多面体。

它由四个全等的正三角形面围成，其中每个面都与其他三个面相交，且每个交线都是三面交线的角平分线。

四个面所成的四个顶点形成一个四面体。

二、性质1. 四个全等正三角形的三个顶点和四个顶点的连线相互垂直，且都交于同一点，该点称为正四面体的高心。

2. 正四面体的高心到四个顶点的距离相等，并且等于正四面体边长的 $\frac{1}{2}$ 倍。

3. 正四面体的重心是四个顶点和它们的连线的交点，即四个顶点和高心的连线相交于同一点。

4. 正四面体的重心到四个顶点的距离相等，并且等于正四面体边长的 $\frac{\sqrt{3}}{3}$ 倍。

5. 正四面体的面心是四个面的重心的连线相交于同一点，即四个面心和高心的连线相交于同一点。

6. 正四面体的面心到四个面心的距离相等，并且等于正四面体边长的 $\frac{\sqrt{3}}{6}$ 倍。

7. 正四面体的体积可以通过以下公式计算：$V =\frac{1}{12}\sqrt{2}a^3$，其中 $a$ 表示正四面体的边长。

8. 正四面体的表面积可以通过以下公式计算：$S = \sqrt{3}a^2$，其中 $a$ 表示正四面体的边长。

三、相关定理1. 正四面体的四条高线互相垂直，并且彼此平分。

2. 正四面体的四个面的面积互等，并且每个面的面积为$\frac{\sqrt{3}}{4}a^2$，其中 $a$ 表示正四面体的边长。

3. 正四面体的六条棱所构成的六个五面角的面积互等。

4. 正四面体的四条高线与四个面上的高线的交点所构成的四个四面角的面积互等。

通过以上的知识点，我们可以更好地理解正四面体的性质和特点。

正四面体是一种简单但非常重要的几何体，它在数学及其他科学领域中具有广泛的应用。

高三立体几何必考知识点几何学是数学的一个重要分支，而立体几何则是数学中的一个关键概念。

在高三数学考试中，立体几何是一个必考的内容，掌握好立体几何的知识点对于取得好成绩至关重要。

本文将介绍高三立体几何的必考知识点，帮助同学们更好地备考。

一、多面体的性质多面体是指由多个平面多边形组成的立体图形。

在高三数学考试中，多面体的性质是经常被考察的知识点。

以下是几个常见的多面体及其性质：1. 正四面体: 正四面体是最简单的四面体，它的底面为等边三角形，上面的顶点与底面的重心连线垂直。

常用的性质有底面三角形的面积、体积计算公式，以及各个面和边的关系等。

2. 正六面体: 正六面体也被称为立方体，它的六个面都是正方形。

立方体有着很多独特的性质，例如它的对角线相等、面对面的平行线互相垂直等。

3. 正八面体和正十二面体: 正八面体和正十二面体是比较常见的多面体，它们的性质和计算方法也会在考试中出现。

二、平行四边形的性质平行四边形是由四条平行线组成的四边形，它的性质也是高三数学考试中的重点内容之一。

以下是几个和平行四边形相关的必考知识点：1. 三角形面积公式: 在平行四边形中，可以根据两条边和夹角的关系计算三角形的面积。

常用的计算公式有海伦公式和正弦定理等。

2. 平行四边形的面积公式: 平行四边形的面积可以使用底边长乘以高的公式进行计算。

如果已知两条边和夹角，则可以使用正弦定理计算面积。

3. 对角线的性质: 平行四边形的对角线互相平分，并且对角线的长度相等。

这一性质在高三数学考试中很常见，同学们一定要牢记。

三、圆锥、圆台的性质圆锥和圆台是高考中经常出现的立体图形，了解它们的性质对于解题非常有帮助。

以下是一些圆锥和圆台的必考知识点：1. 圆锥的体积公式: 圆锥的体积可以使用底面积乘以高再除以3进行计算，这个公式在高考中经常会被使用。

2. 圆台的体积和表面积公式: 圆台的体积可以使用平均半径乘以高再乘以π进行计算。

而圆台的表面积则是底面面积加上底面周长乘以斜高的一半。

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载正四面体的性质及应用地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容正四面体的性质及应用正四面体是立体几何中的基本几何体，它蕴涵着极为丰富的线面的位置、数量关系．在近年来各类考试中，正四面体倍受命题者青睐，命题者常以正四面体中的线面问题为载体，借以考察学生的数学思维能力和思维品质．因此，一线师生在教学过程中，应对这个几何体引起足够的重视．笔者在长期的教学中对正四面体进行了深入研究、潜心挖掘，得出了一些优美、简洁的结论．下面给出正四面体的相关结论，并利用这些结论解决问题，以期能对同学们学习立体几何有所启示．一、理顺正四面体性质——固本清源不妨设正四面体ABCD的棱长为a，则存在着以下定理：定理1．正四面体的3对异面棱均互相垂直，任意一对异面棱之间的距离均为；定理2．正四面体的高为；定理3．正四面体的内切球半径为，外接球半径为，且有；略证：如图1，易知正四面体的外接球心与内切球心重合为点O，并且位于正四面体的高AH上，连结BO、CO、DO，易知，且，从而AO、BO、CO、DO两两所确定的平面将正四面体分割成四个形状相同的正三棱锥：，，且每一个小正三棱锥的高都是内切球的半径，于是有，即，亦即有，所以，．故定理4．正四面体的全面积为，体积为；定理5．正四面体底面内任一点O到三个侧面的距离的之和；正四面体内任意一点到四个侧面的距离之和(仿定理3利用体积分割法易证)．定理6．正四面体的侧棱与其底面所成的线面角大小为；定理7．正四面体相邻侧面所成的二面角的大小为；略证：设相邻两个侧面所成的角为，由于四个侧面的面积均相等，所以由射影面积公式知．定理8．设正四面体的侧棱与底面所成的角为，相邻两个侧面所成的二面角记为，则有略证：如图1所示，易知，，由H为的中心，易知，从而．定理9．正四面体的外接球的球心与内切球的球心O重合且为正四面体的中心；中心与各个顶点的四条连线中两两夹角相等，其大小为，此角即为化学中甲烷分子结构式中的键位角．略证：如图1，在三角形AOB中，，，由余弦定理可求得，于是．同理可得．定理10．正四面体内接于一正方体，且它们共同内接于同一个球，球的直径等于正方体的对角线．二、运用正四面体性质——化繁为易1．巧算空间距离例1．一个球与正四面体的6条棱都相切，若正四面体的棱长为a，则求此球的体积．分析一：由定理10知，将正四面体嵌于正方体的内部，然后再利用正四面体的棱与球相切，则该半径与正方体的内切半径相等进行求解．解法一．如图2所示，将正四面体补成正方体，易知与正四面体的各棱相切的球即为正方体的内切球．∵ 正四面体的棱长为a，∴ 正方体的棱长为．∴ 正方体的内切球半径．∴ ．分析二：根据正四面体的对称性，结合定理1可知，该球的球心应位于正四面体的中心，其直径即为正四面体相对棱之间的距离．解法二．∵ 正四面体的棱长为a，∴ 由定理1可知，相对棱间的距离为．即该球的半径为．∴ ．例2．在棱长为2的正四面体木块ABCD的棱AB上有一点P（），过P点要锯出与棱AB垂直的截面，当锯到某个位置时因故停止，这时量得在面ABD上锯痕，在面ABC上的锯缝，求锯缝MN的值．解：如图3，取AB的中点E，连结CE，DE，则为正四面体相邻两面的二面角的平面角，由条件知∠MPN也是正四体相邻两面的二面角的平面角，即∠NPM＝∠CED，由定理7可知，于是，在中，由余弦定理得，∴2．妙求空间角例3．设P为空间一点，PA、PB、PC、PD是四条射线，若PA、PB、PC、PD两两所成的角相等，则这些角的余弦值为．解：如图4，构造正四面体ABCD，设P为四面体的中心，则PA、PB、PC、PD两两所成的角相等，设，由正四面体的性质，可知余弦值为例4．如图5，在正四面体ABCD中，E、F分别为棱AD、BC的中点，连结AF、CE．⑴求异面直线直线AF和CE所成的角；⑵求CE与面BCD所成的角．解：⑴连结FD，在平面AFD内，过点E作EG∥AF交DF于点G．则是异面直线AF与CE所成的角（或其补角）．设正四面体ABCD的棱长为a，可得，，．由余弦定理可求得．故异面直线AF与CE所成的角为．⑵由已知易知平面AFD⊥平面BCD，在平面AFD内，过点E作EH⊥FD于点H，连结CH，则∠ECH为CE与平面BCD所成的角．∵ EH为正四面体高的一半，由正四面体性质的定理2知．∴ ．∴ CE 与底面BCD所成的角为．例5．如图6，正四面体ABCD的四个顶点在同一个球面上，CC1和DD1是该球的直径，求面ABC与面AC1D1所成角的正弦值．解：由正四面体性质定理10知正四面体内接于一球，该正方体也内接于此球，且正方体的对角线为此球的直径，如图所示，即CC1、DD1为该球的直径．连结C1D1，交AB于点M，连结MC．∵ MC⊥AB，MD1⊥AB，∴ ∠CMD1为平面ABC与平面AC1D1所成的角．设正方体棱长为a，在中，．∴ 平面ABC与平面ACD所成的角的正弦值为．归纳反思：正四面体是立体几何中一个重要的数学问题载体，在平时的学习过程中若能有意识地研究它、利用它，就能较好地培养我们数学思维的“方向感”和思路的“归属感”，有助于促进自己数学思维空间的拓展、数学品质的提升．1.在正四面体中，、、分别是、、的中点，下面四个结论中不成立的是②．①面；②面面；③面；④面面．2.正四面体中，与平面所成角的余弦值为．3.如图，正四面体的棱长为2，点，分别为棱，的中点，则的值为A．4 B．C．D．2选：．44.以下说法①三个数，，之间的大小关系是；②已知：指数函数过点，则；③已知正四面体的边长为，则其外接球的体积为；④已知函数的值域是，，则的值域是，；⑤已知直线平面，直线在内，则与平行．其中正确的序号是①③．555555555.在正四面体中，为的中点，则直线与所成角的余弦值为A．B．C．D．选：．6.在正四面体中，、分别为棱、的中点，连接、，则异面直线和所成角的正弦值为A．B．C．D．选：．【点评】本题考查空间点、线、面的位置关系及学生的空间想象能力、求异面直线角的能力．在立体几何中找平行线是解决问题的一个重要技巧，这个技巧就是通过三角形的中位线找平行线，如果试题的已知中涉及到多个中点，则找中点是出现平行线的关键技巧．本题易错点在于要看清是求异面直线和所成角的正弦值，而不是余弦值，不要错选答案．7.如图所示，在正四面体中，是棱的中点，是棱上一动点，的最小值为，则该正四面体的外接球的体积是A．B．C．D．选：．8.棱长为1的正四面体中，为棱上一点（不含，两点），点到平面和平面的距离分别为，，则的最小值为．【考点】：基本不等式及其应用【专题】31：数形结合；35：转化思想；：空间位置关系与距离；：不等式【分析】设点是正三角形的中心，连接，作，垂足为点．交于点，则点为的中点．设．，，．由，可得．同理可得：．代入利用基本不等式的性质即可得出．【解答】解：如图所示，设点是正三角形的中心，连接，作，垂足为点．交于点，则点为的中点．设．，．，．同理可得：．，当且仅当时取等号．故答案为：．9.已知是正四面体棱的中点，是棱上异于端点，的任一点，则下列结论中，正确的个数有（1）；（2）若为中点，则与所成角为；（3）平面平面；（4）存在点，使得过的平面与垂直．A．1个B．2个C．3个D．4个【考点】：异面直线及其所成的角；：空间中直线与直线之间的位置关系；：直线与平面垂直；：平面与平面垂直【专题】14：证明题【分析】连接、，可证明出平面，从而，得（1）正确；取中点，连接、，利用三角形中位线定理证明出、所成的直角或锐角，就是异面直线、所成的角，再通过余弦定理，可以求出与所成角为，故（2）正确；根据（1）的正确结论：，结合平面与平面垂直的判定定理，得到（3）正确；对于（4），若存在点，使得过的平面与垂直，说明存在的一个位置，使．因此证明出“不论在线段上的何处，都不可能有”，从而说明不存在点，使得过的平面与垂直．【解答】解：（1）连接、正中，为的中点同理，结合平面，而平面，故（1）是正确的；（2）取中点，连接、中，、分别是、的中点，．、所成的直角或锐角，就是异面直线、所成的角设正四面体棱长为，在中，则中在中，，即异面直线、所成的角是，故（2）正确；（3）由（1）的证明知：平面平面平面平面，故（3）正确；（4）若有，根据（1）的结论，因为、相交于点，所以平面中，，可得是锐角，说明点在线段上从到运动过程中，的最大值是锐角，不可能是直角，因为平面，与不能垂直，以上结论与平面矛盾，故不论在线段上的何处，都不可能有．因此不存在点，使得过的平面与垂直．综上所述，正确的命题为（1）（2）（3）故选：．10.棱长为的正四面体中，给出下列命题：①正四面体的体积为；②正四面体的表面积为；③内切球与外接球的表面积的比为；④正四面体内的任意一点到四个面的距离之和均为定值．上述命题中真命题的序号为②③④．【考点】：棱柱、棱锥、棱台的侧面积和表面积；：棱柱、棱锥、棱台的体积【专题】31：数形结合；35：转化思想；49：综合法；：空间位置关系与距离【分析】①正四面体的高，体积为，计算即可判断出正误；②正四面体的表面积为，即可判断出正误；③分别设内切球与外接球的半径为，，则，解得；，解得，即可判断出正误；④正四面体内的任意一点到四个面的距离之和为，则，化简即可判断出正误．【解答】解：①正四面体的高，体积为，因此不正确；②正四面体的表面积为，正确；③分别设内切球与外接球的半径为，，则，解得；，解得．，因此表面积的比为，正确；④正四面体内的任意一点到四个面的距离之和为，则，化简可得：，即为正四面体的高，均为定值，正确．上述命题中真命题的序号为②③④．。

正四面体的常用结论公式正四面体的常用结论公式，你知道吗？今天我们就来聊聊这个有趣的话题，让你在轻松愉快的氛围中学习一些关于正四面体的知识。

让我们来了解一下什么是正四面体。

正四面体是指一个有四个等边三角形面的多面体。

它的每个面都是一个等边三角形，而且所有的边都相等。

你可能会想：“哇，这么厉害的多面体，一定很难构造吧？”其实，正四面体的构造方法有很多，但是最简单的方法就是用一个正方体和一个正四面体结合在一起。

这样一来，我们就可以得到一个既有正方形又有等边三角形面的多面体，而且所有的边都相等。

那么，正四面体有哪些常见的结论呢？下面我们就来总结一下：1. 正四面体的高：正四面体的高是指从一个顶点垂直于底面的距离。

这个距离可以通过勾股定理计算得出。

具体来说，如果我们把正四面体看作一个正方体切掉一个角，那么这个高就是切掉的部分的高度。

这个高度并不是唯一的，因为正四面体的形状可以有很多种变化。

2. 正四面体的体积：正四面体的体积可以通过下面的公式计算得出：V = (a3 * b3)/ (6 * h),其中a、b分别是正四面体的两条棱长，h是正四面体的高。

这个公式告诉我们，只要知道正四面体的棱长和高，就可以计算出它的体积。

不过，这个公式只适用于直角正四面体，对于其他类型的正四面体，我们需要使用更复杂的公式。

3. 正四面体的表面积：正四面体的表面积可以通过下面的公式计算得出：S = 4 *(a2 * b2 * sin^2(C)) / c^2,其中a、b、c分别是正四面体的三条棱长，C是它们之间的角度。

这个公式告诉我们，只要知道正四面体的棱长和它们之间的角度，就可以计算出它的表面积。

不过，这个公式同样只适用于直角正四面体。

4. 正四面体的外接球：如果我们把正四面体放在一个平面上，那么它就是一个六边形。

这个六边形可以被分成六个全等的小三角形，每个小三角形的顶点都在一个圆上。

这个圆就是正四面体的外接球的截面。

通过观察这个截面，我们可以知道正四面体的外接球的大小和形状。

正四面体相关结论正四面体是一种具有特殊性质的几何图形，它由四个相等的正三角形组成，每个角都是60度。

在正四面体中，有一些重要的结论和性质，这些结论和性质在解决相关的几何问题时非常有用。

1、中心与顶点之间的关系正四面体的中心到四个顶点的距离相等，也就是说，中心是四个顶点所组成的菱形的中心。

这个结论可以用于计算正四面体的半径和中心到顶点的距离。

2、边长与高之间的关系正四面体的边长和高之间有一个重要的关系，即高是边长的2/3。

这个结论可以用于计算正四面体的高，也可以用于解决与正四面体的边长和高有关的问题。

3、体积与半径之间的关系正四面体的体积与半径之间有一个重要的关系，即体积是半径的立方根。

这个结论可以用于计算正四面体的体积，也可以用于解决与正四面体的体积和半径有关的问题。

4、三个两两垂直的平面相交于一点在正四面体中，三个两两垂直的平面相交于一点，这个结论可以用于解决与正四面体的三个两两垂直的平面相交有关的问题。

5、相对的两条边互相垂直在正四面体中，相对的两条边互相垂直，这个结论可以用于解决与正四面体的相对的两条边互相垂直有关的问题。

正四面体的一些重要结论和性质在解决相关的几何问题时非常有用，这些结论和性质可以帮助我们更好地理解和解决正四面体的问题。

正四面体外接球和内切球的半径的求法在几何学中，正四面体是一种具有特殊性质的几何形态。

它由四个相等的正三角形构成，每个面都是一个等边三角形。

这种几何形态在许多领域都有广泛的应用，包括物理学、化学、工程学等。

在解决实际问题时，我们常常需要找出正四面体的外接球和内切球的半径。

下面将介绍两种求法。

第一种方法是通过几何计算直接求解。

首先，我们需要找到正四面体的中心点。

这个点可以通过连接正四面体的四个顶点并取其中间位置来找到。

一旦找到了中心点，我们就可以通过连接这个点和正四面体的各个顶点，找到外接球的球心。

外接球的半径就是从球心到正四面体顶点的距离。

内切球的半径则是从球心到正四面体四个面的中心的距离。

正四面体的性质：设正四面体的棱长为a ，则这个正四面体的(1)全面积 S 全2a ； (2)体积3； (3)对棱中点连线段的长d=2a ；(此线段为对棱的距离，若一个球与正四面体的6条棱都相切，则此线段就是该球的直径。

) (4)相邻两面所成的二面角 α=1arccos 3(5)对棱互相垂直。

(6)侧棱与底面所成的角为β=1arccos3(7)外接球半径a ； (8)内切球半径r=12a . (9)正四面体内任意一点到四个面的距离之和为定值(等于正四面体的高). 直角四面体的性质有一个三面角的各个面角都是直角的四面体叫做直角四面体.如图，在直角四面体AOCB 中，∠AOB=∠BOC=∠COA=90°，OA=a ,OB=b ,OC=c .则 ①不含直角的底面ABC 是锐角三角形；②直角顶点O 在底面上的射影H 是△ABC 的垂心； ③体积 V= 16a b c ； ④底面面积S △ABC⑤S 2△BOC =S △BHC ·S △ABC ； ⑥S 2△BOC +S 2△AOB+S 2△AOC =S2△ABC⑦22221111OH a b c =++;⑧外接球半径⑨内切球半径 r=AOBBOC AOC ABCS S S S a b c∆∆∆∆++-++四面体的性质探究如果从面的数目上来说，四面体是最简单的多面体。

一．四面体性质ABCDO HA BDCOS 1S 2S 3 S 41．四面体的射影定理：如果设四面体ABCD 的顶点A 在平面BCD 上的射影为O ，△ABC 的面积为S 1，△ADC的面积为S 2，△BCD 的面积为S 3，△ABD 的面积为S 4，二面角A-BC-D 为θ1-3，二面角A-DC-B 为θ2-3，二面角A-BD-C 为θ3-4，二面角C-AB-D 为θ1-4，二面角C-AD-B 为θ2-4，二面角B-AC-D 为θ1-2，则S 1 = S 2cosθ1-2 + S 3cosθ1-3 + S 4cosθ1-4 S 2 = S 1cosθ1-2 + S 3cosθ2-3 + S 4cosθ2-4 S 3 = S 1cosθ1-3 + S 2cosθ2-3 + S 4cosθ3-4 S 4 = S 1cosθ1-4 + S 2cosθ2-4 + S 3cosθ3-42．性质2(类似余弦定理)S 12= S 22+ S 32+S 42- 2S 2S 3 cosθ2-3 - 2S 2S 4 cosθ2-4 - 2S 3S 4 cosθ3-4 S 22= S 12+ S 32+S 42- 2S 1S 3 cosθ1-3 - 2S 1S 4 cosθ1-4 - 2S 3S 4 cosθ3-4 S 32= S 12+ S 22+S 42 - 2S 1S 2 cosθ1-2 - 2S 1S 4 cosθ1-4 - 2S 2S 4 cosθ2-4 S 42= S 12+ S 22+S 32- 2S 1S 2 cosθ1-2 - 2S 1S 3 cosθ1-3 - 2S 2S 3 cosθ2-3特别地，当cosθ1-2 = cosθ1-4 = cosθ2-4 = 0，即二面角C-AB-D 、 C-AD-B 、B-AC-D 均为直二面角（也就是AB 、AC 、BC 两两垂直）时，有S 32= S 12+ S 22+S 42， 证明：S 32= S 3S 1cosθ1-3 + S 3S 2cosθ2-3 + S 3S 4cosθ3-4= S 1 S 3cosθ1-3 + S 2 S 3cosθ2-3 + S 3 S 4cosθ3-4= S 1（S 1 - S 2cosθ1-2 + S 4cosθ1-4）+S 2（S 2 - S 1cosθ1-2 + S 4co sθ2-4）+ S 4（S 4 - S 1cosθ1-4 + S 2cosθ2-4）= S 12+ S 22+S 42- 2S 1S 2 cosθ1-2 - 2S 1S 4 cosθ1-4 - 2S 2S 4 cosθ2-4二．正四面体的性质设正四面体的棱长为a ，则这个正四面体的 (1)全面积S 全2a ；(2)体积V=312a ；(3)对棱中点连线段的长 a ；(此线段为对棱的距离，若一个球与正四面体的6条棱都相切，则此线段就是该球的直径。

正四面体中的几个性质作者：祁绍锋来源：《中学生数理化·学研版》2014年第01期在立体几何中，正四面体是一种特殊的正三棱锥，它有一些很重要的几何性质.回顾近几年的高考试题，我们可以发现有关正四面体的问题是考查的一个热点.命题者往往以正四面体为载体出题，考查立体几何中有关角和距离的知识点，因此我们很有必要系统地整理出它的几何性质，这样有关正四面体的几何问题就能迎刃而解.我们不妨以棱长是的正四面体为例.如右图1，O为底面BCD的中心，AO⊥底面BCD，AO为正四面A-BCD的高，∠ABO是棱AB与底面BCD所成的角，连结BO延长交CD于点E，则E为CD中点且BE⊥CD，，连结AE，则AE⊥CD，AE为正四面体的斜高，∠AEO 为侧面ACD与底面BCD所成的二面角的平面角.一、垂直问题（1）对棱互相垂直（如图1中AB⊥CD）简证：因为O是△ABC的中心，所以BE⊥CD，BE是AB在平面BCD内的射影，由三垂线定理可知AB⊥CD.（2）设O1为AO的中点，则BO1、CO1、DO1两两垂直简证：如图2中CO1=DO1= ，而CD= ， CO12+DO12=CD2，故∠CO1D=90°，即CO1⊥DO1，同理可证CO1⊥BO1 ，BO1⊥DO1.所以BO1、CO1、DO1两两垂直.应用举例：如右图，正四面体ABCD的棱长为1，G是底面△ABC的重心，点M在线段DG上，且使得∠AMB=90°，则DM的长为 .略解：由上可知当M为DG的中点时，满足∠AMB=90°，所以DM= .二、距离问题（1）顶点A到底面BCD的距离（正四面体顶点到底面的距离）如图1中AO⊥底面BCD，所以AO为顶点A到底面BCD的距离，AO= = = .应用举例：把半径为1的四个球垒成两层放在桌面上，下层放三个，上层放一个，两两相切，求上层小球最高点离桌面的高度.分析：四个球的球心构成一个正四面体顶点.解：四个球两两相切，球心组成一个正四面体的顶点，正四面体的棱长为2，此正四面体的高为，所以上层小球最高点离桌面的高度 +2.（2）棱AB与棱CD的距离（正四面体中对棱的距离）如图3中E、F分别为AB与CD的中点，易证EF为AB与CD的公垂线，EF= = = .应用举例：某同学为加强体育组环境管理，订做了半径为2R圆柱形铁筐（既有上盖也有下底），用来盛放半径为R的篮球，则该筐最多可放篮球的个数为（）A 22B 24C 26D 28略解：当如右图所示两球两球交替上叠，相邻四个篮球两两相切，任意相邻四个篮球球心的连线刚好组成一个正四面体，这样能装得最多，若记同一高度的两个篮球为一层，则上层两球心的连线与下层两球心的连线刚好是棱长为2R的正四面体的一组对棱，距离为，假设最多可以叠放n层.那么20R-2R≥ ×（n-1）（n∈N*），n≤9 +1≈13.728；所以最多可放13层，共26个篮球.所以选C.评注：球与球相组合的问题，直观图比较难画，一般可考虑通过画球心代替球，组成一个多面体来解决相关问题.三、空间角问题（1）对棱所成的角（异面直线所成的角）为90°略解：方法一：如右图中G为AC中点，连结FG与EG，则FG=EG= ，又因为EF= ，所以EG2+FG2=EF2，即EG⊥FG， AD与BC所成的角是90°.方法二：∵AD与BC异面垂直，∴AD与BC所成的角是90°.（2）侧棱与底面所成的角（直线与平面所成的角）为 .略解：如图1中∠ABO为棱AB与底面BCD所成的角，∵BO= ×BE= × = ，AB= ，AO⊥BO，∴ = = ， = .（3）两侧面所成的角或侧面与底面所成的角（面与面所成的角）为略解：∵BE⊥CD，AE⊥CD，方法一：如图1中∠AEO为侧面ACD与底面BCD所成的二面角的平面角，在Rt△AEO 中，EO= BE= AE， = ，所以 = .方法二：如图1中∠AEB为侧面ACD与底面BCD所成的二面角的平面角，在△ABE 中，AE=BE= ，AB= ， = = ，所以 = .评注：在正四面体中求直线所成角、二面角的时候，通常转化到斜高、斜高在底面的射影与高线或侧棱、侧棱在底面的射影与高线所组成的直角三角形中，将空间图形转化为平面图形，这样求解将会变得比较方便.四、内切球与外接球问题（1）内切球半径 =略解：设一个面的面积为S，内切球球心O1，连结A O1、CO1、DO1，则 = + + +即 =4× S×，因此 = .评注：用等体积法求几何体中内切球半径是一种学生比较容易掌握的方法.（2）外接球半径R=略解：棱长为的正四面体可以补出一个与它有相同外接球的正方体，正四面体的六条棱刚好是正方体六个面的六条面对线，而正方体的外接球半径等于正方体对角线长的一半，设此正方体的棱长为x，则外接球的半径R= x，由图可知 = ，所以R= .应用举例：甲烷分子由一个碳原子和四个氢原子组成，其空结构为一个各条棱都相等的四面体，四个氢原子分别位于该四面体的四个顶点上，碳原子位于该四面体的中心，它与每个氢原子的距离都是 .若将碳原子和氢原子均视为一个点，则任意两个氢原子之间的距离为（）A B C D略解：先补出以四个氢原子为顶点的正四面体的外接正方体，它们有相同的外接球半径，由题意可知此外接球半径为，任意两个氢原子之间的距离 = = .所以选C.评注：正四面体中与外接球半径有关的问题，我们可以将正四面体补形为正方体，这样解题可以避免复杂的作图过程.。