是否存在五棱锥 $P-ABCDE$,使得它的五个侧面都是直角三角形?如果存在,构造一个各侧面都是直角三角形的五棱锥 $P-ABCDE$.如果不存在,说明理由.
【难度】
【出处】
2009年第二十届“希望杯”全国数学邀请赛高一(二试)
【标注】
  • 数学竞赛
    >
    立体几何
    >
    空间几何体
  • 知识点
    >
    立体几何
    >
    空间位置关系
    >
    空间的垂直关系
【答案】
存在
【解析】
存在.如图,平面上 $\triangle ADE,\triangle ACD,\triangle ACB$ 均为直角三角形,且\[\angle BAC=\angle CAD=\angle DAE=30^\circ.\]过点 $A$ 作平面 $ABCDE$ 的垂线,在垂线上任取不同于点 $A$ 的点 $P$,则显然侧面 $PAE,PAB$ 均为直角三角形,又\[\begin{cases} CB\perp AB,\\ CB\perp AP,\end{cases} \Rightarrow CB\perp ABP\Rightarrow CB\perp PB,\]于是侧面 $PBC$ 也是直角三角形.类似的,可得侧面 $PCD,PDE$ 为直角三角形,因此五棱锥 $P-ABCDE$ 的 $5$ 个侧面均为直角三角形,结论得证.
答案 解析 备注
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