本题导读

本题考查正三棱锥的结构特征及其等价性质。解题关键在于理解正三棱锥的本质属性(底面为正三角形且顶点在底面的射影为底面中心),并能熟练转换其多种等价的几何判定条件。

📌【题干】

Question

(2000年上海卷(理)) 命题 :底面为正三角形,且顶点在底面的射影为底面中心的三棱锥是正三棱锥,命题 的等价命题 可以是:底面为正三角形,且的三棱锥是正三棱锥.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 分析命题 的核心:命题 给出的其实就是正三棱锥的标准定义。
  2. 寻找等价条件:在底面已经是正三角形的前提下,寻找能推出“顶点在底面的射影为底面中心”的充要几何条件。
  3. 常见的等价性质包括:
  • 三条侧棱两两相等();
  • 三个侧面与底面所成的二面角相等;
  • 顶点到各个侧面的距离相等;
  • 各个侧面是全等的等腰三角形。

✅【答案】

Success

✍【详细解析】

Abstract

设三棱锥为 ,底面 为正三角形,其中心为 。

根据命题 ,当 时,该三棱锥为正三棱锥。 在 、、 中,公共边为 。

  • 若满足“三个侧棱相等”即 : 由勾股定理可得 。由于底面 是正三角形,其外心、内心、重心重合,满足 的点 恰好是底面的中心。 反之,若 为中心,则 ,易得 。 因此,“三个侧棱相等”与“顶点在底面的射影为底面中心”完全等价。

  • 若满足“三个侧面与底面所成的二面角相等”: 过 作侧面的垂线,同理可证明 到底面三边的距离相等,即 为 的内心(中心)。

本题属于开放式填空,只需填入一种最基础且符合逻辑的等价描述即可,最直观且通用的答案为“三个侧棱相等”或“三个侧面与底面所成的角相等”。

答案: 三条侧棱相等 (或:三个侧面与底面所成的二面角相等 / 各个侧面是全等的等腰三角形)

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:正三棱锥的概念与其侧棱、侧面、二面角等元素的联控。
  2. 核心方法:等价转化法(利用直角三角形全等进行边角转换)。
  3. 避坑指南:
  • 必须注意前提“底面为正三角形”。如果是任意三角形,侧棱相等只能推出投影是“外心”而非“中心”。
  • 填写时应保证语句通顺,代入空缺处后能够构成一个完整的几何命题。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题为立体几何经典几何体性质的综合对比,用以加深学生对“正”多棱锥几何判定定理的严谨理解。
  2. 结论推广:对于任意正 棱锥,以下条件均两两等价:
  • 顶点在底面的射影是底面正 边形的中心;
  • 各侧棱相等;
  • 各侧面与底面所成的二面角相等;
  • 侧面均为全等的等腰三角形。

🔗【关联脉络】

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