【題目】《九章算術》中,將底面為長方形且有一條側棱與底面垂直的四棱錐稱之為陽馬,將四個面都為直角三角形的四面體稱之為鱉臑.在如圖所示的陽馬中,側棱底面,且,點 的中點,連接.

1)證明:平面

2)證明:平面.試判斷四面體是否為鱉臑,若是,寫出其每個面的直角(只需寫出結論);若不是,請說明理由;

3)記陽馬的體積為,四面體的體積為,求的值.

【答案】1)證明見解析;(2)證明見解析;四面體是鱉臑,四個面的直角分別是、、;(3.

【解析】

1)連接于點,連接,則點的中點,利用中位線的性質得到,然后再利用直線與平面平行的判定定理可證明出平面;

2)證明出平面,可得出,再利用三線合一的性質得出,再利用直線與平面垂直的判定定理可得出平面,然后結合定義判斷出四面體是鱉臑,并寫出每個面的直角;

3)利用錐體的體積公式計算出的表達式,即可得出的值.

1)連接,交點,連接,則點的中點,

的中點,,

平面平面,所以平面;

2)因為底面,平面,所以.

由底面為長方形,有,而,所以平面.

平面,所以.

又因為,點的中點,所以.

,所以平面.

平面平面,可知四面體的四個面都是直角三角形,

即四面體是一個鱉臑,其四個面的直角分別是、、

3)由已知,是陽馬的高,所以;

由(2)知,是鱉臑的高,

所以.

中,因為,點的中點,所以

于是 .

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