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2026年高考数学北京-14

  2026-10-10 17:45:56  

(5分)如图,在三棱锥$A-BCD$中,$AB=AC=AD=2\sqrt{2}$,$BC=BD=2$,$CD=2\sqrt{3}$,则三棱锥的底面积为____,体积为____.

〖答案〗$\sqrt{3}$;$\dfrac{2\sqrt{3}}{3}$.
〖分析〗取$DC$中点作高的方法,利用勾股定理算出底边上的高,再代入三角形面积公式即可求得第一空;由题得点$A$在底面的投影$O$就是△$BCD$的外心.利用正弦定理算出△$BCD$的外接圆半径$R$,再通过勾股定理算出点$A$到底面$BCD$的距离$AO$,再由三棱锥的体积公式计算即可求得第二空.
〖解答〗解:在△$BCD$中,$BD=BC=2$,$DC=2\sqrt{3}$,取$DC$中点$E$,连接$BE$,

由等腰三角形三线合一得$BE\bot DC$,
所以$BE=\sqrt{BD^{2}-DE^{2}}=\sqrt{2^{2}-(\sqrt{3})^{2}}=1$,
$S_{\triangle BCD}=\dfrac{1}{2}\times DC\times BE=\dfrac{1}{2}\times 2\sqrt{3}\times 1=\sqrt{3}$;
因为$AB=AC=AD=2\sqrt{2}$,
所以点$A$在底面$BCD$上的投影$O$是△$BCD$的外心,设△$ABC$外接圆半径为$R$,
由余弦定理得:$\cos \angle DBC=\dfrac{BD^{2}+BC^{2}-DC^{2}}{2\cdot BD\cdot BC}=-\dfrac{1}{2}$,即$\angle DBC=120^\circ$,
由正弦定理得:$2R=\dfrac{DC}{\sin \angle DBC}=\dfrac{2\sqrt{3}}{\sin 120^\circ }=4$,所以$R=2$,
因此点$A$到底面距离为$AO=\sqrt{AB^{2}-R^{2}}=\sqrt{(2\sqrt{2})^{2}-2^{2}}=2$,
所以$V_{A-BCD}=\dfrac{1}{3}\cdot S_{\triangle BCD}\cdot AO=\dfrac{1}{3}\times \sqrt{3}\times 2=\dfrac{2\sqrt{3}}{3}$.
故答案为:$\sqrt{3}$;$\dfrac{2\sqrt{3}}{3}$.

〖点评〗本题考查三棱锥的体积求解,正、余弦定理的应用,考查了空间想象能力和运算能力,属于中档题.

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