1、简单几何体的外切球与内接球的计算一、棱柱与球1、正棱柱具备内切球的条件:侧棱长与底面边长有一定的运算关系。分析正三、四、六棱柱具备内切球时,基侧棱长与底面边长的比例。其中正三棱柱的侧棱与底面连长比值为 :1,正四棱柱的侧棱与底面连长的比值为 1: 1;正六棱柱的侧棱与底面连长的比值为 .3 3:32、直棱柱的外接球球心位置:上下两底中心连线的中点。分析原因注:长方体和正方体的外接球直径为体对角线,外接球球心为体对角线的中点。例:直三棱柱中,底面边长分别为 4,4,4 ;侧棱长为 3,计算外接球的表面积。2二、棱锥与球1、棱锥的内切球半径= 分析过程:等体积法3全例:正三棱锥 PABC 中,侧棱
2、长为 8,底面边长 6,计算内切球半径。例:四棱锥 P ABCD 中,底面 ABCD 为正方形,边长为 4,侧棱 PA 垂直面 ABCD,长度为 4,计算内切球半径。2、棱锥的外接球半径的计算。1、利用外接球球心的意义求普通棱锥的外接球半径注:棱锥的外接球球心就是确定一点,到棱锥所有顶点的距离都相等,并且该距离就是半径。主要体现在折叠过程中找线段相等的条件例:已知矩形 ABCD,AB 3,BC 4,沿对角线 AC 进行折叠,形成三棱锥 D-ABC,计算外接球的表面积。分析:对角线 AC 的中点就是外接球的球心。2、正棱锥的外接球球心一定顶点与底面中心连线上(或延长线上) ,分析原因。例:已知正
3、三棱锥的侧棱长与底面连长相等,计算外接球与内切球的表面积之比。9:1注:外接球与内切球半径为 3:1,且两球球心重合,长度分别为高的 。34和 14例:正四棱锥 PABCD 的五个顶点在同一个球面上,若底面边长为 4,侧棱长为 26, 则 此球的表面 积为 ( 36)3、共顶点的三条棱两两垂直时,把三棱锥放入所对应的长方体中,它们所对应的外接球为同一个球,棱锥的外接球 棱柱的外接球例:三棱锥 P ABC 的三条侧棱 PA、PB、PC 两两垂直,PA1,PB 2,PC3,且这个三棱锥的顶点都在同一个球面上,则这个球面的表面积为(14 )例:已知 P、A 、B、C、D 是球 O 的球面上的五点,正
4、方形 ABCD 的连长为 2 ,PA 垂直面3ABCD,PA2 ,则此球的体积为(32 )6 3三、圆锥的内切球以及内接圆柱的相关计算思路:画轴截面后,找到相似三角形,研究母线,圆锥半径、球半径之间的运算关系例:若圆锥的高等于其内切球半径长的 3 倍,则圆锥侧面积与球面积之比为(3:2)例:圆锥的高和底面半径相等,它的一个内接圆柱的高和圆柱底面半径也相等,求圆柱的表面积和圆锥的表面积的比值为( )21四、若球与几何体的棱相切时,则对棱之间的距离就是球的直径。注:对棱之间的距离 两条直线的距离 平行直 线 之 间 的距离异面直 线 之 间 的距离 公垂 线 段的 长 度 例:若正方体的棱长为 6,则与其侧棱都相切的球的直径为:例:若正四面体的棱长为 6,则与棱都相切的球的直径为:例:正三棱锥的侧棱长为 6,底面连长为 4,则与棱都相切的球的直径为: