高中数学中外接球问题的解题策略
简单多面体外接球问题是立体几何中的难点和重要的考点,外接球有关计算问题在近年高考试题中屡见不鲜,有些同学对于球类问题的解决,往往不知从何处入手, 此类问题实质是解决球的半径R或确定球心O的位置问题,其中球心的确定是关键。抓住球心就抓住了球的位置。如何确定简单多面体外接球的球心,为此下面介绍解决球类问题的几个策略,以供参考。
一、直接法
由球的定义确定球心在空间,如果一个定点与一个简单多面体的所有顶点的距离都相等,,可以得到确定简单多面体外接球的球心的如下结论.
结论1正方体或长方体的外接球的球心是其体对角线的中点.
结论2正棱柱的外接球的球心是上下底面中心的连线的中点.
结论3直三棱柱的外接球的球心是上下底面三角形外心的连线的中点.
结论4正棱锥的外接球的球心是在其高上,具体位置可通过计算找到.
结论5若棱锥的顶点可构成共斜边的直角三角形,则公共斜边的中点就是其外接球的球心.
因为正方体,长方体的外接球内切球问题较简单,在此不再赘述。
例1.(2009年高考全国卷Ⅰ)直三棱柱ABC-A1B1C1的各顶点都在同一球面上。若AB=AC=AA1=2,∠BAC=120°,则此球的表面积等于__________。
解:设球心为O,球半径为R,ABC的外心是M,
则O在底面ABC上的射影是点M,
在ABC中,AB=AC=2,
, ,AM=2
,所以球的表面积为
二、构造模型法
长方体模型是学习立体几何的基础,掌握长方体模型,对于学生理解立体几何的有关问题起着非常重要的作用。
1、构造正方体
例2。(2012・辽宁高考题)已知正三棱锥P-ABC,点P,A,B,C都在半径为3的球面上。若PA,PB,PC两两相互垂直,则球心到截面ABC的距离为________。
解析:此题用一般解法,需要作出棱锥的高,然后再设出球心,,我们更想使用较为便捷的方法,所以三条侧棱两两垂直,且侧棱长均相等,所以可构造正方体模型,
由已知条件可知,以PA,PB,PC为棱可以补充成球的内接正方体,如图。
故而PA2+PB2+PC2=2R2,
由已知PA=PB=PC, 得到PA=PB=PC=2,
因为VP-ABC=VA-PBC?13h・SABC=13PA・SPBC, 得到h=233,
故而球心到截面ABC的距离为R-h=33.
2、构造长
高中数学中外接球问题的解题策略 来自淘豆网m.daumloan.com转载请标明出处.