正四面體是由四個全等等邊三角形圍成的空間封閉圖形,所有棱長都相等。它有4個面,6條棱,4個頂點。正四面體是最簡單的正多面體,也是唯一一個沒有對稱中心的正多面體。
簡述
正四面體是五種正多面體中的一種,有4個正三角形的面,4個頂點,6條棱。正四面體不同于其它四種正多面體,它沒有對稱中心。正四面體有六個對稱面,其中每一個都通過其一條棱和與這條棱相對的棱的中點。正四面體很容易由正方體得到,只要從正方體一個頂點A引三個面的對角線AB,AC,AD,并兩點兩點連結(jié)之即可。正四面體和一般四面體一樣,根據(jù)保利克-施瓦茲定理能夠用空間四邊形及其對角線表示。正四面體的對偶是其自身。
定義
正四面體是由四個全等的等邊三角形所組成的幾何體。它有四個面、四個頂點、六條棱。每個二面角均為70°32’,有四個三面角,每個三面角的面角均為60°,以a表示棱長,A表示全面積,V表示體積,則
性質(zhì)
1.正四面體的每一個面是正三角形,反之亦然。
2.正四面體是三組對棱都垂直的等面四面體。
3.正四面體是兩組對棱垂直的等面四面體。
4.正四面體的對棱中點的連線都互相垂直且相等,等于棱長的 倍,反之亦真。
5.正四面體的各棱的中點是正八面體的六頂點。
6.正四面體的全面積是棱長平方的 倍,體積是棱長立方的 倍。
7.正四面體的四個旁切球半徑均相等,等于內(nèi)切球半徑的2倍,或等于四面體高線的一半。
8.正四面體的內(nèi)切球與各側(cè)面的切點是側(cè)面三角形的外心,或內(nèi)心,或垂心,或重心,除外心外,其逆命題均成立。
9.正四面體的外接球球心到四面體四頂點的距離之和,小于空間中其他任一點到四頂點的距離之和。
10.正四面體內(nèi)任意一點到各側(cè)面的垂線長的和等于這四面體的高。
11.對于四個相異的平行平面,總存在一個正四面體,其頂點分別在這四個平面上。
12.以正四面體的每條棱為直徑作球,設(shè)S是所作六個球的交集,則S中含有兩點,它們的距離為 倍棱長。
13.過正四面體的一棱及所對的棱的中點的截面面積與其側(cè)面三角形面積之比為。
14.四面體為正四面體的充要條件是,其棱均做為外接平行六面體的側(cè)面對角線時,平行六面體為立方體。
15.四面體為正四面體的充要條件是,其共頂點三棱作為外接平行六面體的棱時,平行六面體為一個三面角均為60°的菱形六面體。
16.四面體為正四面體的充要條件是,四面體在平行于兩棱的每一個平面的射影是正方形。
17.四面體為正四面體的充要條件是,四面體的展開圖是一個引出了三條中位線的等邊三角形。
18.正四面體每條高的中點與底面三角形三頂點均構(gòu)成直角四面體的四頂點,且高的中點為正三面角頂點。
相關(guān)計算
當(dāng)正四面體的棱長為a時,一些數(shù)據(jù)如下:
高: 。中心把高分為兩部分。
表面積:
體積:
對棱中點的連線段的長:
外接球半徑:
內(nèi)切球半徑:
兩條高夾角:
側(cè)棱與底面的夾角:
參考資料 >