- 1.15 MB
- 2021-06-16 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
第八章 立体几何初步
与球有关的内切、外接问题是立体几何的一个重点(切、接问题的解题思路
类似,此处以多面体的外接球为例).研究多面体的外接球问题,既要运用多面
体的知识,又要运用球的知识,并且还要特别注意多面体的有关几何元素与球
的半径之间的关系.
一、直接法(公式法)
例1 (1)一个长方体的各顶点均在同一球面上,且一个顶点上的三条棱长分别为
1,2,3,则此球的表面积为________.14π
解析 因为长方体内接于球,所以它的体对角线正好为球的直径,长方体体对角线
长为 ,故球的表面积为14π.
(2)一个六棱柱的底面是正六边形,其侧棱垂直于底面,已知该六棱柱的顶点都在同一
个球面上,且该六棱柱的体积为 ,底面周长为3,则这个球的体积为_____.
解析 设正六棱柱的底面边长为x,高为h,
反思
感悟
本题运用公式R2=r2+d2求球的半径,该公式是求球的半径的常用公式.
二、构造法(补形法)
1.构造正方体
例2-1 (1)一个四面体的所有棱长都为 ,四个顶点在同一球面上,则此球的表面积为
A.3π B.4π
C. D.6π
√
解析 联想只有正方体中有这么多相等的线段,所以构造一个正方体,
则正方体的面对角线即为四面体的棱长,
所以此球的表面积为3π.
(2)在等腰梯形ABCD中,AB=2DC=2,∠DAB=60°,E为AB的中点,将△ADE与
△BEC分别沿ED,EC向上折起,使A,B重合于点P,则三棱锥P-DCE的外接球的
体积为
√
解析 如图,因为AE=EB=DC=1,∠DAB=∠CBE=∠DEA=60°,
所以AD=AE=EB=BC=DC=DE=CE=1,
2.构造长方体
例2-2 (1)若三棱锥的三个侧面两两垂直,且三条侧棱长分别为1, 则其
外接球的表面积是______.6π
解析 据题意可知,该三棱锥的三条侧棱两两垂直,
于是长方体的外接球就是三棱锥的外接球.
设其外接球的半径为R,
故其外接球的表面积S=4πR2=6π.
(2)已知球O的面上四点A,B,C,D,DA⊥平面ABC,AB⊥BC,DA=AB= ,
BC= ,则球O的体积等于_______.
解析 因为DA⊥平面ABC,AB⊥BC,
所以DA,AB,BC两两垂直,构造如图所示的长方体,
(3)已知点A,B,C,D在同一个球面上,AB⊥平面BCD,BC⊥DC,若AB=6,AC
= ,AD=8,则B,C两点间的球面距离是_____.
解析 因为AB⊥平面BCD,BC⊥DC,
所以AB,BC,DC两两垂直,构造如图所示的长方体,
则AD为球的直径,AD的中点O为球心,OB=OC=4为半径,
要求B,C两点间的球面距离,
只要求出∠BOC即可,
反思
感悟
一般地,若一个三棱锥的三条侧棱两两垂直,且其长度分别为a,b,c,则
就可以将这个三棱锥补成一个长方体,于是长方体的体对角线的长就是该
三棱锥的外接球的直径.设其外接球的半径为R,则有2R= .
三、寻求轴截面圆半径法
例3 正四棱锥S-ABCD的底面边长和各侧棱长都为 ,点S,A,B,C,D都在同一
球面上,则此球的体积为_____.
解析 设正四棱锥的底面中心为O1,外接球的球心为O,如图所示.
∴由球的截面的性质,可得OO1⊥平面ABCD.
又SO1⊥平面ABCD,∴球心O必在SO1所在的直线上.
∴△ASC的外接圆就是外接球的一个轴截面圆,外接圆的半径就是
外接球的半径.
得SA2+SC2=AC2.
∴△ASC是以AC为斜边的直角三角形.
反思
感悟
根据题意,我们可以选择最佳角度找出含有正棱锥特征元素的外接球的一个
轴截面圆,于是该圆的半径就是所求的外接球的半径.本题提供的这种思路
是探求正棱锥外接球半径的通解通法,该方法的实质就是通过寻找外接球的
一个轴截面圆,从而把立体几何问题转化为平面几何问题来研究.这种等价
转化的数学思想方法值得我们学习.
四、确定球心位置法
例4 已知三棱锥的四个顶点都在球O的球面上,AB⊥BC且PA=7,PB=5,PC= ,
AC=10,则球O的体积为_______.
所以知AC2=PA2+PC2,所以PA⊥PC,如图所示,
在Rt△ABC中斜边为AC,在Rt△PAC中斜边为AC,取斜边的中点O,
在Rt△ABC中OA=OB=OC,在Rt△PAC中OP=OA=OC,
所以在几何体中OP=OB=OC=OA,
本课结束
更多精彩内容请登录:www.91taoke.com
相关文档
- 2020届二轮复习数列求和与数列的综2021-06-1636页
- 高中数学最全必修一函数性质详解及2021-06-169页
- 2018年高考数学考点突破教学课件:122021-06-1624页
- 人教A高中数学必修三 输入输出语句2021-06-1610页
- 高中数学人教a版选修1-1模块综合测2021-06-1613页
- 2018届二轮复习两条直线的位置关系2021-06-1628页
- 新教材数学北师大版(2019)必修第二册2021-06-1614页
- 2021届高考数学一轮复习专题五圆锥2021-06-1622页
- 高中数学人教a版必修4课时达标检测2021-06-163页
- 2019届二轮复习(理)专题提能五解析几2021-06-1650页