∫π每天一道数学题
2026年8月19日 · 星期三

五面体体积(选择题)

立体几何
#74
努力不一定成功,放弃一定失败。

五面体 ABCDEFABC-DEF,已知 ADBECFAD \parallel BE \parallel CF 且两两距离为 11AD=1AD=1BE=2BE=2CF=3CF=3。该五面体的体积为( )

A. 36\frac{\sqrt{3}}{6}

B. 334+12\frac{3\sqrt{3}}{4}+\frac{1}{2}

C. 32\frac{\sqrt{3}}{2}

D. 33412\frac{3\sqrt{3}}{4}-\frac{1}{2}

参考解析

五面体 ABCDEFABC-DEFADBECFAD\parallel BE\parallel CF,两两距离为 11AD=1AD=1BE=2BE=2CF=3CF=3

AD,BE,CFAD,BE,CF 是三条平行的棱段,长度分别为 1,2,31,2,3,两两之间距离为 11

将五面体分解为一个棱柱和一个棱锥。

ADADBEBE 构成一个梯形面(侧面),BEBECFCF 构成另一个梯形面。ABCABCDEFDEF 是底面。

三棱 AD,BE,CFAD,BE,CF 平行,长度 1,2,31,2,3,两两距离 11。在截面(垂直于棱的方向)上,三棱投影为三个点,两两距离 11,构成等边三角形(边长 11)。

体积 == 截面面积 ×\times 平均高度。截面为等边三角形,面积 =34=\dfrac{\sqrt{3}}{4}

平均棱长 =1+2+33=2=\dfrac{1+2+3}{3}=2。但更精确地,五面体可分解为:

ADAD 延伸到与 BEBE 等长(补 11),再延伸到与 CFCF 等长(补 22)。补的部分构成两个三棱锥。

完整棱柱(棱长 33)体积 =34×3=334=\dfrac{\sqrt{3}}{4}\times 3=\dfrac{3\sqrt{3}}{4}

减去两个棱锥:棱锥 11(从 AD=1AD=1BE=2BE=2,补高 11):V1=13×34×1=312V_1=\dfrac{1}{3}\times\dfrac{\sqrt{3}}{4}\times 1=\dfrac{\sqrt{3}}{12}

棱锥 22(从 BE=2BE=2CF=3CF=3,补高 11):V2=13×34×1=312V_2=\dfrac{1}{3}\times\dfrac{\sqrt{3}}{4}\times 1=\dfrac{\sqrt{3}}{12}

V=3342×312=33436=932312=7312V=\dfrac{3\sqrt{3}}{4}-2\times\dfrac{\sqrt{3}}{12}=\dfrac{3\sqrt{3}}{4}-\dfrac{\sqrt{3}}{6}=\dfrac{9\sqrt{3}-2\sqrt{3}}{12}=\dfrac{7\sqrt{3}}{12}

检查选项:33412=3324=3324\dfrac{3\sqrt{3}}{4}-\dfrac{1}{2}=\dfrac{3\sqrt{3}-2}{4}=\dfrac{3\sqrt{3}-2}{4}334+12=33+24\dfrac{3\sqrt{3}}{4}+\dfrac{1}{2}=\dfrac{3\sqrt{3}+2}{4}

73127×1.7321212.124121.010\dfrac{7\sqrt{3}}{12}\approx\dfrac{7\times 1.732}{12}\approx\dfrac{12.124}{12}\approx 1.010

334125.19640.51.2990.5=0.799\dfrac{3\sqrt{3}}{4}-\dfrac{1}{2}\approx\dfrac{5.196}{4}-0.5\approx 1.299-0.5=0.799

334+121.299+0.5=1.799\dfrac{3\sqrt{3}}{4}+\dfrac{1}{2}\approx 1.299+0.5=1.799

320.866\dfrac{\sqrt{3}}{2}\approx 0.866

360.289\dfrac{\sqrt{3}}{6}\approx 0.289

都不匹配。重新考虑分解。

五面体体积 == 棱柱部分(AD=1AD=1BE=2BE=2++ 棱柱部分(BE=2BE=2CF=3CF=3++ 棱锥部分。

更准确地,V=34×1+2+33=34×2=32V=\dfrac{\sqrt{3}}{4}\times\dfrac{1+2+3}{3}=\dfrac{\sqrt{3}}{4}\times 2=\dfrac{\sqrt{3}}{2}?不对。

用梯形公式:V=S3(h1+h2+h3)=3/43(1+2+3)=312×6=32V=\dfrac{S}{3}(h_1+h_2+h_3)=\dfrac{\sqrt{3}/4}{3}(1+2+3)=\dfrac{\sqrt{3}}{12}\times 6=\dfrac{\sqrt{3}}{2}

320.866\dfrac{\sqrt{3}}{2}\approx 0.866,对应选项 C。

答案

C。体积为 32\dfrac{\sqrt{3}}{2}

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