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正三棱柱与直三棱柱辨析:性质、分类及体积表面积公式全解析

  正三棱柱是上下底面为全等正三角形,侧面为矩形,侧棱平行且相等的棱柱,上下底面中心连线垂直于底面,即侧面与底面垂直。正三棱柱共有9条棱、6个顶点、5个面。

  一、正三棱柱的性质

  正三棱柱属于直棱柱的特殊类型,除具备直棱柱的共性外,还拥有自身专属性质:上下底面为全等正三角形,侧面均为全等矩形,侧棱平行且相等,侧棱垂直于底面。

  关于内切球与外接球:正三棱柱不一定有内切球,若存在内切球,其高等于球的直径,且侧棱长为底面边长的√3/3倍;正三棱柱一定有外接球,外接球直径并非棱柱的高,计算公式为√(h²+4a²/3)(其中h为棱柱的高,a为底面边长)。

  二、三棱柱的分类

  1. 直三棱柱

  侧棱均垂直于底面,侧面为矩形,上下底面平行且全等(底面可为任意三角形),所有侧棱相等且相互平行。正三棱柱是直三棱柱的特殊形式,仅要求上下底面为正三角形。

  2. 正三棱柱

  侧棱平行且相等,垂直于上下底面,上下底面为平行且全等的正三角形,侧面为全等矩形,是正棱柱的一种(正棱柱定义:侧棱垂直于底面且底面为正多边形的棱柱)。

  三、直三棱柱的公式及例题

  1. 体积公式

  体积V=底面积S×高h(高即侧棱长,与底面垂直)。

  例题:已知直三棱柱底面为直角三角形,两直角边长分别为3cm、4cm,侧棱长(高)为5cm,求其体积。解:底面直角三角形面积S=(3×4)÷2=6cm²,体积V=6×5=30cm³。

  2. 表面积公式

  表面积S=2×底面积S底+侧面积S侧(侧面积=底面周长×侧棱长)。

  例题:承接上述例题,求该直三棱柱的表面积。解:底面直角三角形斜边长为5cm,底面周长=3+4+5=12cm,侧面积=12×5=60cm²,表面积S=2×6+60=72cm²。

  补充说明:三棱柱可视为三面体截去2个顶点,又称截角三面体;正三棱柱具有对称性,由正三角形和矩形两种正多边形组成,常被称为半正五面体。

  相关信息仅供参考。