每日一题[2308]花落谁家

在三棱锥 $S-ABC$ 中,$\triangle ABC$ 为正三角形,设二面角 $S-AB-C$,$S-BC-A$,$S-CA-B$ 的平面角的大小分别为 $\alpha,\beta,\gamma$,且 $\alpha,\beta,\gamma\neq\dfrac{\pi}{2}$,则下列结论正确的是(       )

A.$\dfrac{1}{\tan\alpha}+\dfrac{1}{\tan\beta}+\dfrac{1}{\tan\gamma}$ 的值可能是负数

B.$\alpha+\beta+\gamma<\dfrac{3\pi}{2}$

C.$\alpha+\beta+\gamma>\pi$

D.$\dfrac{1}{\tan\alpha}+\dfrac{1}{\tan\beta}+\dfrac{1}{\tan\gamma}$ 的值恒为正数

答案:D.

解析    如图,设 $S$ 在平面 $ABC$ 上的投影为 $P$,$P$ 在 $AB,BC,CA$ 上的投影分别为 $C_1,A_1,B_1$,连接 $PA_1,PB_1,PC_1$.

定义到 $AB$ 的有向距离:若 $P$ 与 $\triangle ABC$ 的中心在直线 $AB$ 的同侧,则 $d(P,AB)=|PA_1|$,否则 $d(P,AB)=-|PA_1|$.类似可以定义 $d(P,BC),d(P,CA)$,则有\[d(P,AB)+d(P,BC)+d(P,CA)=h,\]其中 $h$ 为正 $\triangle ABC$ 的高,因此\[\dfrac{1}{\tan A}+\dfrac{1}{\tan B}+\dfrac{1}{\tan C}=\dfrac{d(P,AB)}{|PS|}+\dfrac{d(P,BC)}{|PS|}+\dfrac{d(P,CA)}{|PS|}=\dfrac {h}{|PS|}>0,\]选项 $\boxed{A}$ 错误,选项 $\boxed{D}$ 正确.当 $P$ 落在蓝色区域($\triangle ABC$ 的内部)且 $|PS|\to 0$ 时,有 $\alpha+\beta+\gamma\to 0$,因此选项 $\boxed{C}$ 错误;当 $P$ 落在红色区域($\triangle ABC$ 的内部在某个顶点的对角区域)且 $|PS|\to 0$,有 $\alpha+\beta+\gamma\to 2\pi$,因此选项 $\boxed{B}$ 错误. 综上所述,正确的结论只有 $\boxed{D}$.

 

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