问题 填空题

已知三棱锥 S-ABC 的底面是正三角形,A 点在侧面 SBC 上的射影 H 是△SBC 的垂心,二面角 H-AB-C 的平面角等于30°,SA=2.那么三棱锥 S-ABC 的体积为______.

答案

由题设,AH⊥面SBC,作BH⊥SC于E.

由三垂线定理可知SC⊥AE,SC⊥AB,所以SC⊥面ABE.

设S在面ABC内射影为O,则SO⊥面ABC.

由三垂线定理之逆定理,可知CO⊥AB于F.

同理,BO⊥AC,故O为△ABC的垂心.

又因为△ABC是等边三角形,故O为△ABC的中心,从而SA=SB=SC=2

3

因为CF⊥AB,CF是EF在面ABC上的射影,由三垂线定理,EF⊥AB. 

所以,∠EFC是二面角H-AB-C的平面角,故∠EFC=30°,

∴OC=SCcos60°=2

3
×
1
2
=
3

∴SO=

3
tan60°=
3
×
3
=3.

又OC=

3
3
AB,故AB=
3
OC=
3
×
3
=3.

所以,VS-ABC=

1
3
×
3
4
×32×3=
9
3
4

单项选择题
问答题