P-ABC是底面邊長為1 的正三棱錐,D、E、F分別為棱PA、PB、PC 上的點,截面DEF//底面ABC,且棱臺DEF-ABC與棱錐P—ABC 的棱長和相等(棱長和是指多面體中所有的棱的長度之和)1)證明:P-ABC為四面體2)若PD=1/2PA,求二面角D-BC-A的大小3)設棱臺DEF-ABC的體積為V,是否存在體積為V 的各棱長勻相等的直平行六面體,使得它與棱臺DEF-ABC有相同的棱長和?若存在, 請具體構造出這樣的一個直平行六面體,并給出證明,若不存在,說明理由
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:①由已知:棱臺DEF-ABC與棱錐P-ABC的棱長和相等,DE+EF+FD=PD+OE+PF. 又已知:截面DEF∥底面ABC,DE=EF=FD=PD=OE=PF,∠DPE=∠EPF=∠FPD=60°,P-ABC是正四面體.②取BC的中點M,連拉PM,DM,AM. 已知BC⊥PM,BC⊥AM,BC⊥平面PAM,BC⊥DM,則∠DMA為二面角D-BC-A的平面角.由①知,P-ABC的各棱長均為1,PM=AM=,由D是PA的中點,sin∠DMA==,∠DMA=arcsin.③存在滿足條件的直平行六面體.棱臺DEF-ABC的棱長和為定值6,體積為V.設直平行六面體的棱長均為,底面相鄰兩邊夾角為α,則該六面體棱長和為6,體積為sinα=V.由正四面體P-ABC的體積是,0<V<,0<8V<1,即α=arcsin(8V).故構造棱長均為,底面相鄰兩邊夾角為arcsim(8V)的直平行六面體即滿足要求.。