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垂心四面体

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四面体的四个高交于一点的四面体称为垂心四面体,通常四面体的四个高并不在一个交点上,垂心四面体是个很重要的四面体,尤其是在判定四面体体积最大的时候起决定性的作用!


1楼2013-09-01 21:55回复


    2楼2013-09-01 22:07
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      垂心四面体拥有许多优越的性质:
      ①、对棱的平方和相等;
      ②、过垂心与四面体四个顶点所组成的四个小四面体也是垂心四面体;
      ③、过一顶点的高线必经过底边∆的垂心,这一性质也可以作为垂心四面体的判定性质!
      ④、在由四面体中间一点发出的四条线段组成四面体中,当中间的这一点为四面体的垂心时,四面体的体积最大!【这是垂心四面体一个极其重要的性质!】


      3楼2013-09-01 22:32
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        4楼2013-09-01 23:23
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          2楼图中,这样的性质证明并不难,对于三角形来说,先以一底边BG来看,DA长度不变,只要DA垂直于BC,三角形在这一底边的面积最大,同理可以得到其它的底边相同的情形,因此D点为垂心,对于四面体也一样,它不一定有垂心,证明是以它的一个底面三角形为基础,当SD垂直于底面三角形ABC时,体积最大,在以其它的三角形为底面同样可以获得相同的结果,因此D点为四面体的垂心!


          5楼2013-09-01 23:50
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            这种结论还有第二种证法,垂心四面体SABC中,过S点作三棱椎S-ABC的三棱柱ABC-SDE,联结DC、BE,DC∩BE=O,联结SO、AO;


            6楼2013-09-03 16:20
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              7楼2013-09-03 17:00
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                有上面的计算知,只有当△ABC为直角△时,则一定有△EAB为直角△,∠EAB=90º,AO=BE/2,∴AO=SO=OD=OE=OC=OB,则S、A、B、C、D、E六点在一球上。令外接球半径为R;
                综上所述,不失一般性,要是垂心四面体有一个面是直角△,那么一定存在:
                AC²+SB²=AB²+SC²=SA²+BC²=4R²


                8楼2013-09-04 00:44
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                  解:在平面SDC中作平行四边形SDCE,联结AE、BE,设Q为△ABE的外接圆圆心,过Q点作QM⊥AE于E点,QN⊥BE于N点,联结SQ、SM、SN;
                  ∵CD⊥平面SAB(D为垂心),∴SE⊥平面SAB⊃<SA,SB>⇒∠ASE=∠BSE=90°。∴⊿ASE和⊿ESB的外接⊙圆心分别在斜边AE、BE之中点上;同理可证∠ECB=∠ECA=90°


                  10楼2013-09-05 17:23
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                    11楼2013-09-05 23:36
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                      13楼2013-09-06 00:18
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                        垂心四面体的二面角问题:
                        利用异面直线的二型夹角公式可有:图在10楼

                        http://tieba.baidu.com/p/2524609311
                        参阅11楼。


                        14楼2013-09-06 16:51
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                          15楼2013-09-08 23:39
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                            这个公式可以看成是底边三角形的轮换关系!


                            16楼2013-09-08 23:56
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                              垂心四面体ABCD中,I是各条高的交点,在垂心四面体的每一个面都作三棱椎,使其高的长度等于I到各顶点的长度。如下图所示!
                              M、N、K、L是各面各条高的垂足!


                              17楼2013-09-24 15:33
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