1、图5A DPO1CB图5-4PADO1CB图3-1C1B1A EFA1O1O2BC专题 3 搞定空间几何体的外接球与内切球一、基本方法:(1)定心:确定球心,构造直角三角形利用正余弦定理及勾股定理求解( );22drR该方法是解决外接球问题的主要的通法,但对空间想象能力、作图能力要求较高;所以熟悉以下的几种模型才能准确快速的解决外接球问题。(2)补形:补成长方体,利用长方体对角线求解( );有些几何体比224cbaR较难确定球心,而几何体刚好是长方体的一部分,其外接球与长方体的外接球是同一个球,故可利用长方体模型求解。另外有些不规则的几何体还可以选择建系,设球心,利用球心到各顶点的距离相等求出
2、球心坐标求解。但该方法计算量大,高考一般不会考查。高考中以模型一、二、三、四为主。类型一:锥体模型( 的射影是 的外心即侧棱长相等)PABC第一步:确定球心 的位置,取 的外心 ,则 三点共线;O1O1,P第二步:先算出小圆 的半径 ,再算出棱锥的高 ;1r1 h1第三步:勾股定理: ,解出22A2)(rR类型二:柱体模型(直棱柱、圆柱)第一步:确定球心 的位置, 是 的外心,则 平面O1BC1O;ABC第二步:算出小圆 的半径 , ;1rA1 hA211第三步:勾股定理: 22)(rR,解出2)(hrR类型三:线面垂直模型(一条直线垂直于一个平面,柱体也可以归于该模型)第一步:将 画在小圆面
3、上, 为小圆上任意的一点,;ABCD第二步: 为 的外心,所以 平面 ,算出小圆 的半1O1OABC1O径 (三角形的外接圆直径算法:利用正弦定理,得rD图6H1EA COBDA2), ;rCcBbAa2sinisinPAOd21第三步:利用勾股定理求三棱锥的外接球半径: .drR类型四:长方体模型1.三条棱两两垂直,可补形为长方体cab图1-CPABabc图1-2PCBAabc图1-3CBPA方法:找三条两两垂直的线段,直接用公式 ,求出22)(cRR2.三棱锥(即四面体)中,三组对棱分别相等,亦可补形为长方体第一步:画出一个长方体,标出三组互为异面直线的对棱;第二步:设出长方体的长宽高分别
4、为 , ,cba,xBCAD, ,yCDABzB第三步:由 ,求出 .2222 zyxcbaRR类型五:二面角模型(两个三角形拼在一起,一般为两等腰三角形或直角三角形)1.当两等腰三角形由公共底边折叠时,第一步:先画出如图所示的图形,将 画在小圆上,找出BCD和 的外心 和 ;BCDA1H2第二步:过 和 分别作其所在平面的垂线,两垂线的交点即12为球心 ,连接 ;OE,第三步:解 ,算出 ,再由勾股定理: ,求出球的半径 。1H1 212OCHR2. 当两直角三角形由公共斜边折叠时,其公共斜边就是外接球的直径。类型六:内切球问题1正棱锥的内切球.第一步:先现出内切球的截面图, 分别是两个三角形的外心;HE,第二步:由 相似于 ,建立等式: ,解出POEDPDOr图8-1HDABCPOEyxabczzyx图2-1DCAB2任意多面体的内切球:等体积法,第一步:先求出多面体的表面积和体积; 第二步:解出 表SVr3