题目
如图,已知三棱锥 ,三组对棱分别相等,且 ,,;线段 上的点 满足 ,线段 上的点 满足 , 分别为 的中点。
(1) 求证: 四点共面;
(2) 求多面体 的体积。

参考解答
解析:
(1) 证明:四点共面
设 ,,,;作辅助平行线 ,直线 交 的延长线于 、交 于 。
因为 是 的中点,因此 ,结合平行线分线段成比例可得:
化简得到共面条件:。
代入已知条件:,,,因此 ,代入验证 ,满足共面条件 ,因此 四点共面。
(2) 求体积
作截面 ,该截面平分三棱锥 ;设 为 与 的交点,由 (1) 的结论可推得 是 的中点。
因此点 和点 到平面 的距离相等;又 是 的中点,因此 和 同高等底,面积相等:
因此对应棱锥体积相等:,因此可得体积关系:
对棱相等的三棱锥 可以补全为长方体,该长方体的长宽高分别为 、、。
因此代入计算体积:
答案: