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設P是△ABC內一點,△ABC三邊上的高分別為hA、hB、hC,P到三邊的距離依次為la、lb、lc,則有
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
=1;類比到空間,設P是四面體ABCD內一點,四頂點到對面的距離分別是hA、hB、hC、hD,P到這四個面的距離依次是la、lb、lc、ld,則有
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
+
ld
hD
=1
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
+
ld
hD
=1
分析:在平面中利用面積分割法,結合三角形面積公式證出
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
=1,結論成立.依此可得當P為四面體ABCD內一點時,利用體積分割法和錐體的體積公式,類似于平面中結論的證明方法可得
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
+
ld
hD
=1,得到本題答案.
解答:解:如圖,連結PA、PB、PC,可得
S△ABP+S△BCP+S△CAP=S△ABC,
1
2
AB×lc+
1
2
BC×la+
1
2
CA×lb=S△ABC,…(1)
∵S△ABC=
1
2
AB×hC=
1
2
BC×hA=
1
2
CA×hB
∴在(1)式的兩邊都除以S△ABC,得
lc
h C
+
la
h A
+
lb
h B
=1
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
=1,即平面內的結論成立
當P為四面體ABCD內一點時,VP-BCD+VP-CDA+VP-ABD+VP-ABC=VD-ABC,
兩邊都除以VD-ABC,得
VP-BCD
VD-ABC
+
VP-CDA
VD-ABC
+
VP-ABD
VD-ABC
+
VP-ABC
VD-ABC
=1
類似平面中結論證明的方法,可得
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
+
ld
hD
=1
故答案為:
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
+
ld
hD
=1
點評:本題給出三角形ABC內一點P滿足的等式,要求給出空間四面體的一個類似結論.著重考查了三角形面積公式、錐體的體積公式和類比推理的一般方法等知識,屬于中檔題.
練習冊系列答案
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設P是△ABC內一點,△ABC三邊上的高分別為hA、hB、hC,P到三邊的距離依次為la、lb、lc,則有++=______;類比到空間,設P是四面體ABCD內一點,四頂點到對面的距離分別是hA、hB、hC、hD,P到這四個面的距離依次是la、lb、lc、ld,則有________

 

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設P是△ABC內一點,三個頂點到對邊的距離分別為hA,hB,hC,P到對應三邊的距離依次為lA,lB,lC,則有=______________;類比到空間,設P為四面體ABCD內一點,四個頂點到對面的距離分別是hA,hB,hC,hD,P到這四個面的距離依次是lA,lB,lC,lD,則有______________.

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