如图所示,一底面面积为S的直三棱锥被一平面截去一块,截面为A1B1C1,且AA1=a,BB1=b

如图所示,一底面面积为S的直三棱锥被一平面截去一块,截面为A1B1C1,且AA1=a,BB1=b,CC1=c,求截的几何体的体积... 如图所示,一底面面积为S的直三棱锥被一平面截去一块,截面为A1B1C1,且AA1=a,BB1=b,CC1=c,求截的几何体的体积 展开
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hrcren
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如图,过A1点作平面A1B2C2∥平面ABC,

交BB1延长线于B2,交CC1于C2,交B1C1于点P

则 V(ABC-A1B1C1)=V(ABC-A1B2C2)-V(B1-A1B2P)+V(C1-A1C2P)

由图易知,上述几个体积分别如下

V(ABC-A1B2C2)=S△ABC*AA1=S*a

V(B1-A1B2P)=1/3*S△A1B2P*B1B2=1/3*S△A1B2P*(a-b)

V(C1-A1C2P)=1/3*S△A1C2P*C1C2=1/3*S△A1C2P*(c-a)

现在关键是要求出△A1B2P与△A1C2P的面积

∵B2,P,C2三点共线,∴△A1B2P与△A1C2P等高

∴S△A1B2P:S△A1C2P=B2P:C2P                 (1)

又∵直棱锥,∴BB1∥CC1,∴△B1B2P∽△C1C2P

即有 B2P/C2P=B1B2/C1C2=(a-b)/(c-a)               (2)

又S△A1B2P+S△A1C2P=S△A1B2C2=S

∴S△A1C2P=S△A1B2C2-S△A1B2P=S-S△A1B2P              (3)

将(2)(3)带入(1),即有

S△A1B2P/(S-S△A1B2P)=(a-b)/(c-a)

可解得 S△A1B2P=(a-b)/(c-b)*S

S△A1C2P=(c-a)/(c-b)*S

带入上述体积,可得

V(B1-A1B2P)=1/3*S△A1B2P*(a-b)=1/3*(a-b)/(c-b)*S*(a-b)

V(C1-A1C2P)=1/3*S△A1C2P*(c-a)=1/3*(c-a)/(c-b)*S*(c-a)

∴几何体体积V(ABC-A1B1C1)

=V(ABC-A1B2C2)-V(B1-A1B2P)+V(C1-A1C2P)

=S*a-1/3*(a-b)/(c-b)*S*(a-b)+1/3*(c-a)/(c-b)*S*(c-a)

=S/3*[3a(c-b)-(a-b)²+(c-a)²]/(c-b)

=S/3*[(ac-ab)-b²+c²]/(c-b)

=S/3*[(c-b)*(a+b+c)]/(c-b)

=S/3*(a+b+c)

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