在 $\triangle{ABC}$ 中,$\angle{BCA}=90^{\circ}$,则有 $AC^2+BC^2=AB^2$;类比到三维空间中,你能得到什么结论?请给出证明.
【难度】
【出处】
【标注】
【答案】
【解析】
结论设四面体 $S-ABC$ 中,侧棱 $SA,SB,SC$ 两两垂直(不妨称为空间直角四面体),则$$S_{\triangle{ABC}}^2=S_{\triangle{SBC}}^2+S_{\triangle{SBA}}^2+S_{\triangle{SAC}}^2.$$证明设 $SA=a$,$SB=b$,$SC=c$,过 $S$ 作 $SD\perp BC$ 于 $D$,连结 $AD$,由三垂线定理知:$$AD\perp BC.$$因此\[\begin{split}S_{\triangle{ABC}}^2&=\left(\dfrac 12BC\cdot AD\right)^2\\&=\dfrac 14(b^2+c^2)\cdot (SD^2+a^2)\\&=\dfrac 14(b^2+c^2)\left(\dfrac{b^2c^2}{b^2+c^2}+a^2\right)\\&=\dfrac 14(a^2b^2+b^2c^2+c^2a^2)\\&=S_{\triangle{SBC}}^2+S_{\triangle{SBA}}^2+S_{\triangle{SAC}}^2,\end{split}\]得证.
答案 解析 备注
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