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【知识点分析】:
球的性质回顾
如右图所示:O为球心,O’为球O的一个小圆的圆心,则此时OO’垂直于圆O’所在平面。
求外接球半径的原理是:在Rt△OAO’中,OA2=OO’2+O’A2
常见平面几何图形的外接圆半径(r)的求法
1、三角形:
(1)等边三角形:
等边三角形(正三角形),五心合一,即内心、外心、重心、垂心、中心重合于一点。
内心:内切圆圆心,各角角平分线的交点;外心:外接圆圆心,各边中垂线的交点;
重心:各边中线的交点;垂心:各边垂线的交点;中心:正多边形特有。
从而等边三角形的外接圆半径通常结合重心的性质(2:1)进行求解:
(其中a为等边三角形的边长)
(2)直角三角形:
结合直角三角形的性质:直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半;
可知:直角三角形的外接圆圆心位于斜边的中点处,r=。
(3)等腰三角形:
结合等腰三角形中三线合一的性质可知:等腰三角形的外接圆圆心位于底边的高线(即中线)上。
由图可得:
(4)非特殊三角形:非特殊三角形求解外接圆半径可使用正弦定理。
2、四边形
常见具有外接圆的四边形有:正方形、矩形、等腰梯形,其中正方形与长方形半径求解方法转化为直角三角形,等腰梯形的外接圆圆心不在中学考察范围内。
外接圆圆心是在圆心到各个顶点距离相同的点;外接球球心则是球心到几何体各个顶点距离相同的点。
结论:几何体的外接球球心与底面外心的连线垂直于底面,(也即球心落在过底面外心的垂线上,)简单称之为:球心落在底面外心的正上方。
【相似题练习】
2.半径为2的球的内接三棱锥P﹣ABC,PA=PB=PC=2,AB=AC=BC,则三棱锥的高为()
A.3 B. C.2 D.3
【知识点分析】:
类型一:直(正)棱柱:上下两底面三角形的外心连线与侧棱平行与底面垂直,从而球心O必位于上下两底面外心连线的中点处,即,从而R可求.
【相似题练习】
1.三棱柱ABC﹣A1B1C1中,底面ABC是边长为2的正三角形,侧棱AA1垂直于底面ABC,且AA1=4,则此三棱柱外接球的表面积为()
A. B. C. D.
【知识点分析】:
类型二:侧棱垂直底面的三棱锥,法一:补形法:该几何体可由正三棱柱沿平面PBC切割得来,故可转化为原三棱柱的外接球;
法二:先确定底面三角形ABC的外心O’,从而球心位于O’的正上方,即OO’⊥平面ABC,同时:OP=OA,故,过O作OM⊥PA于M,此时M必为PA中点,从而四边形OMAO’为矩形,所以,在直角三角形OO’A中有:.
【相似题练习】
2.已知在三棱锥P﹣ABC中,△ABC是边长为2的正三角形,若PA⊥底面ABC且PA=2,则该三棱锥的外接球的表面积为()
A.32π B.28π C.24π D.20π
3.在三棱锥P﹣ABC中,PA⊥平面ABC,PA=2,AB=4,AC=3,∠BAC=,则三棱锥P﹣ABC的外接球的半径R=()
A. B. C. D.
【知识点分析】:
类型三:正三棱锥:由底面正三角形边长可得r,在直角三角形OO’A中,,故只需确定OO’的长度即可,结合图形,OO’=PO’-OP=H-R,代入即可求解.
【相似题练习】
3.正三棱锥P﹣ABC侧棱长为,侧棱与底面ABC所成的角为60°,则该正三棱锥外接球半径为.
2.某几何体的三视图如图所示,其中网格纸上小正方形的边长为1,则该几何体的外接球的表面积为()
【知识点分析】:
类型四:侧面垂直于底面的三棱锥:设△ABC和△PAB的外心分别为O’,O’’,则PM⊥AB,球心设为O,则OO’⊥平面ABC,OO’’⊥平面PAB,从而四边形OO’MO’’是矩形,可得:OO’=O’’M,在Rt△OO’C中用勾股定理求解.
【讲透例题】
1.在四面体A﹣BCD中,AB=5,BC=CD=3,DB=2,AC=4,∠ACD=60°,则该四面体的外接球的表面积为.
解析:如图:取AB的中点O,在△ACD中,由余弦定理得:AD2=AC2+CD2﹣2×AC×CDcos60°=13,
在△ABD中,∵AB2=BD2+AD2,∴∠ADB=90°,∴OA=OB=OD,
在△ABC中,∵AB2=BC2+AC2,∴∠ACB=90°,∴OA=OB=OC,
∴OA=OB=OC=OD,∴O为四面体ABCD的外接球的球心,其半径R=AB=,
∴S球=4πR2=4π()2=25π.故答案为:25π.
【相似题练习】
4.在三棱锥P-ABC中,面PAB⊥面ABC,三角形ABC和三角形PAB均为等边三角形,且AB=3,求该几何体外接球半径.
2.在边长为2的菱形ABCD中,,将菱形ABCD沿对角线AC折起,使得平面ABC⊥平面ACD,则所得三棱锥A
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