四面体的性质不在一直线上的三点可以连成一个三角形,不共面的四点可以连成四个三角形,这四个三角形围成的几何体叫做四面体(如图1)
它有四个顶点,六条棱,四个面
研究四面体的有关性质可以加深对四面体,空间四边形的知识的理解,有利于提高熟练运用知识的能力
性质1:四面体中相对的棱所在的直线是异面直线
如图1中 AB 和 CD ,BC 和 AD ,AC 和 BD 都是异面直线
性质 2:四面体中, 若一个顶点在对面内射影是这个三角形的垂心,则四面体的三组对棱分别互相垂直
证明: 如图 2 的四面体中, 设顶点 A 在面 BCD 内的射影 H是BCD△的垂心
AHBCD平面
连结BH , CH, DH ,则BHCD , CHBD , DHBC
根据三垂线定理得ABCD , ACBD , ADBC
性质 3:四面体中,若有两组对棱互相垂直,则第三组对棱也互相垂直
证明:设四面体ABCD 中, ABCD , ACBD ,过 A 作AHBCD平面, H 为垂足(如图2)
连结 BH,CH ,则 BH 为AB 在平面 BCD 内的射影, 根据三垂线定理的逆定理,BHCD ;同理 CHBD ,所以 H 是BCD△的垂心
由性质 2 知 ADBC
根据性质 2,3 立即可以得到:性质 4:四面体中,若一个顶点在它对面内的射影是这个面的中心,则其余各顶点在其对面内的射影也分别是这些面的中心
利用全等三角形的判定和性质,可以证明下面两条性质:性质 5:四面体中, 若交于同一顶点的三条棱相等,则这个顶点在对面内的射影是这个三角形的外心,且这三条棱和顶点所对面所成的角相等
特别地,若这个顶点所对的面是一个直角三角形,则这顶点的射影是直角三角形斜边的中点
性质 6:四面体中, 若一个顶点在对面内的射影是这个三角形的内心,则顶点到对面三角形三条边的距离相等,且