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2025 年山东预赛
长方体内接四面体的体积
F2填空题立体几何综合
在长方体 ABCD−A1B1C1D1 中,已知 AB=1,BC=2,CC1=3,则四面体 A−B1CD1 的体积为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:2
解析
思路
建立与长方体棱平行的空间坐标系,用三个棱向量的行列式直接求四面体体积。
解答
取
A=(0,0,0),B=(1,0,0),C=(1,2,0),D=(0,2,0),
竖直棱长为 3,于是
B1=(1,0,3),D1=(0,2,3).
因此
VA−B1CD1=61det103120023=612=2.
复核
长方体体积为 6;也可用割补法减去四个体积均为 1 的角锥,同样得到 6−4=2。
方法总结
长方体内由四个顶点组成的四面体,既可割补,也可把一个顶点作为原点,用三个顶点向量的混合积除以 6。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
四面体占长方体去掉四个角锥的部分,识别割补后每个角锥均为标准底乘高计算。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:行列式与面积、体积比
专题卡:等底等高、仿射坐标与体积比