1017

1017

边长为 2 的正方形 ABCD 中,E,F 分别是 AB,BC 的中点,将 ΔADE,ΔCDF,ΔBEF 分别沿 DE,DF,EF 折起,使 A,B,C 重合于点 P, 则三棱锥 PDEF 的外接球的体积为_____; 设直线 PD,PE,PF 与平面 DEF 所成角分别为 α,β,γ, 则 \displaystyle \sin { #2} \alpha+\sin^2\beta+\sin^2\gamma= _____.


注意到 EPF=FED=EPD=90, 因此四面体 EPDF 可以补全成长方体 PEGDFEGD,两者外接球相同,故外接球半径为 R=12+12+222=62, 从而外接球体积为 V=43πR3=6π.

记四面体 PDEF 的面 DEF 所对的高为 h. 首先计算 SΔDEF=S正方形ABCDSΔADESΔDFCSΔBEF=32,
从而利用等积关系VPEFD=13SΔDEFh=VDPEF=13122h=23,
从而 \begin{align*} \sin { #2} \alpha+\sin^2\beta+\sin^2\gamma=h^2+h^2+\frac{h^2}{4}=1. \end{align*}