Question

已知三棱錐S-ABC的底面是正三角形，A點(diǎn)在側(cè)面SBC上的射影H是△SBC的垂心．
（1）求證：三棱錐S-ABC為正三棱錐．
（2）若二面角H-AB-C的平面角等于30°，SA=2

3

，求三棱錐S-ABC的體積．

Answer 1

證明：（1）如圖，AH⊥面SBC，

設(shè)BH交SC于E，連接AE
∵H是△SBC的垂心
∴BE⊥SC，
∵AH⊥平面SBC，SC⊆平面SBC
∴AH⊥SC，結(jié)合BE∩AH=H
∴SC⊥平面ABE，
∵AB⊆平面ABE，
∴AB⊥SC
設(shè)S在底面ABC內(nèi)的射影為O，則SO⊥平面ABC，
∵AB⊆平面ABC
∴AB⊥SO，結(jié)合SC∩SO=S
∴AB⊥平面SCO，
∵CO⊆平面SCO
∴CO⊥AB，同理BO⊥AC，
可得O是△ABC的垂心
∵△ABC是正三角形
∴S在底面△ABC的射影O是△ABC的中心
∴三棱錐S-ABC為正三棱錐．…（6分）
（2）由（1）有SA=SB=SC=2

3

，
延長(zhǎng)CO交AB于F，連接EF
∵CF⊥AB，CF是EF在面ABC內(nèi)的射影，
∴EF⊥AB，
∴∠EFC為二面角H-AB-C的平面角，∠EFC=30°，
∵SC⊥平面ABE，EF⊆平面ABE，
∴EF⊥SC，Rt△EFC中，∠ECF=60°，
可得Rt△SOC中，OC=SCcos60°=

3

，
SO=SCsin60°=3，
∴正三角形ABC中，AB=

3

OC=3，
S△ABC=

3

4

•32=

9 3

4

∴VS-ABC=

1

3

S△ABC•SO=

9 3

4

…（12分）