Question

如图，正三棱锥S-ABC中，底面的边长是3，棱锥的侧面积等于底面积的2倍，M是BC的中点．
求：（1）的值；
（2）二面角S-BC-A的大小；
（3）正三棱锥S-ABC的体积．

Answer

（1）证明知，AM与SM分别是同底的两个三角形的高，故两线段长度的比即它们相应三角形面积的比，由棱锥的侧面积等于底面积的2倍，三个侧面面积相等，易得两三角形的面积比．
（2）由（1）知，角SMA即二面角S-BC-A的平面角，故在三角形SMA中求解即可；
（3）由图形及（1）（2）的证明直接求出底面积与高用体积公式求体积即可求得体积．
【解析】
（1）∵SB=SC，AB=AC，M为BC的中点，
∴SM⊥BC，AM⊥BC．
由棱锥的侧面积等于底面积的2倍，即
3×BC×SM=2×BC×AM，得=．
（2）作正三棱锥的高SG，
则G为正三角形ABC的中心，G在AM上，GM=AM．
∵SM⊥BC，AM⊥BC，
∴∠SMA是二面角S-BC-A的平面角．
在Rt△SGM中，
∵SM=AM=×3GM=2GM，
∴∠SMA=∠SMG=60°，
即二面角S-BC-A的大小为60°．
（3）∵△ABC的边长是3，
∴AM=，GM=，SG=GMtan60°=•=．
∴VS-ABC=S△ABC•SG=••=．