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第50讲 外接球、内切球、棱切球(解析版)-2025年高考数学必刷题5000题.pdf

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50第讲外接球、内切球、棱切球

知识点一:正方体、长方体外接球知识梳理

1、正方体的外接球的球心为其体对角线的中点,半径为体对角线长的一半.

2、长方体的外接球的球心为其体对角线的中点,半径为体对角线长的一半.

3、补成长方体

(1)若三棱锥的三条侧棱两两互相垂直,则可将其放入某个长方体内,如图1所示.

(2)若三棱锥的四个面均是直角三角形,则此时可构造长方体,如图2所示.

(3)正四面体P-ABC可以补形为正方体且正方体的棱长a=PA2,如图3所示.

(4)若三棱锥的对棱两两相等,则可将其放入某个长方体内,如图4所示

图1图2图3图4

知识点二:正四面体外接球2

如图,设正四面体ABCD的的棱长为a,将其放入正方体中,则正方体的棱长为2a,显

然正四面体和正方体有相同的外接球.正方体外接球半径为R=22a⋅23=46a,即正

四面体外接球半径为R=46a.

知识点三:对棱相等的三棱锥外接球

四面体ABCD中,AB=CD=m,AC=BD=n,AD=BC=t,这种四面体叫做对棱

相等四面体,可以通过构造长方体来解决这类问题.222

b+c=m222

如图,设长方体的长、宽、高分别为a,b,c,则222,三式相加可得a+b+c=

a+c=n

222

m+n+t222a+b=t222

2,而显然四面体和长方体有相同的外接球,设外接球半径为R,则a+b+c=

222

2m+n+t

4R,所以R=8.

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知识点四:直棱柱外接球

如图1,图2,图3,直三棱柱内接于球(同时直棱柱也内接于圆柱,棱柱的上下底面可以

是任意三角形)

图1图2图3

第一步:确定球心O的位置,O是ΔABC的外心,则OO⊥平面ABC;

1111

第二步:算出小圆O的半径AO=r,OO=AA=h(AA=h也是圆柱的高);

12212122h212212h2

第三步:勾股定理:OA=OA+OO⇒R=+r⇒R=r+,解出R

知识点五:直棱锥外接球1122

如图,PA⊥平面ABC,求外接球半径.

解题步骤:

第一步:将ΔABC画在小圆面上,A为小圆直径的一个端点,作小圆的直径AD,连接

PD,则PD必过球心O;

第二步:O为ΔABC的外心,所以OO⊥平面ABC,算出小圆O的半径OD=r(三

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