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设P是△ABC内一点,△ABC三边上的高分别为hA、hB、hC,P到三边的距离依次为la、lb、lc,则有
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
=1;类比到空间,设P是四面体ABCD内一点,四顶点到对面的距离分别是hA、hB、hC、hD,P到这四个面的距离依次是la、lb、lc、ld,则有
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
+
ld
hD
=1
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
+
ld
hD
=1
分析:在平面中利用面积分割法,结合三角形面积公式证出
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
=1,结论成立.依此可得当P为四面体ABCD内一点时,利用体积分割法和锥体的体积公式,类似于平面中结论的证明方法可得
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
+
ld
hD
=1,得到本题答案.
解答:解:如图,连结PA、PB、PC,可得
S△ABP+S△BCP+S△CAP=S△ABC
1
2
AB×lc+
1
2
BC×la+
1
2
CA×lb=S△ABC,…(1)
∵S△ABC=
1
2
AB×hC=
1
2
BC×hA=
1
2
CA×hB
∴在(1)式的两边都除以S△ABC,得
lc
h C
+
la
h A
+
lb
h B
=1
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
=1,即平面内的结论成立
当P为四面体ABCD内一点时,VP-BCD+VP-CDA+VP-ABD+VP-ABC=VD-ABC
两边都除以VD-ABC,得
VP-BCD
VD-ABC
+
VP-CDA
VD-ABC
+
VP-ABD
VD-ABC
+
VP-ABC
VD-ABC
=1
类似平面中结论证明的方法,可得
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
+
ld
hD
=1
故答案为:
la
hA
+
lb
hB
+
lc
hC
+
ld
hD
=1
点评:本题给出三角形ABC内一点P满足的等式,要求给出空间四面体的一个类似结论.着重考查了三角形面积公式、锥体的体积公式和类比推理的一般方法等知识,属于中档题.
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设P是△ABC内一点,△ABC三边上的高分别为hA、hB、hC,P到三边的距离依次为la、lb、lc,则有++=______;类比到空间,设P是四面体ABCD内一点,四顶点到对面的距离分别是hA、hB、hC、hD,P到这四个面的距离依次是la、lb、lc、ld,则有________

 

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设P是△ABC内一点,三个顶点到对边的距离分别为hA,hB,hC,P到对应三边的距离依次为lA,lB,lC,则有=______________;类比到空间,设P为四面体ABCD内一点,四个顶点到对面的距离分别是hA,hB,hC,hD,P到这四个面的距离依次是lA,lB,lC,lD,则有______________.

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