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2026 年云南预赛
正四面体中截线确定的三角形面积
F3填空题立体几何综合
在正四面体 ABCD 中,点 E,F 分别在棱 AB,AC 上,满足 BE=2,EF=3,且 EF 与面 BCD 平行,则 △DEF 的面积为 。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
解析
提示
直线 EF 位于平面 ABC 内,又平行于平面 BCD,故它平行于两平面的交线 BC。
思路
先由相似三角形求正四面体棱长,再用空间坐标求点 D 到 EF 的距离。
解答
设正四面体的棱长为 s。由 EF∥BC,
△AEF∼△ABC.
又 AE=s−2,故
BCEF=ABAE,s3=ss−2.
于是 s=5,并且 AE=AF=3。
取坐标
B=(0,0,0),C=(5,0,0),A=(25,253,0).
正四面体的第四个顶点可取为
D=(25,653,356).
由 BE=2、AF=3 得
E=(1,3,0),F=(4,3,0).
因此 EF=3,且点 D 到直线 EF 的距离 h 满足
h2=(653−3)2+(356)2=467.
故
[△DEF]=21⋅EF⋅h=4367.
复核
所取点 D 到 A,B,C 的距离均为 5,坐标确实表示正四面体; E,F 分别按给定比例位于 AB,AC 上。面积计算中的高垂直于水平直线 EF,没有把空间距离误作平面距离。
方法总结
正四面体中的线面平行先转化为侧面内的线线平行,从相似关系确定棱长; 随后用标准正四面体坐标,可把空间三角形面积化为底乘点线距离。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
从EF平行底面推出EF平行BC并定棱长5,之后需正确定位D到EF的空间高,不能只用侧面内的距离。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:四点共圆与相似、建直角坐标系解几何题
专题卡:建系、分点与正交点积、垂直截面、平行截面与正投影