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外接球和内切球半径的求解策略

2020-08-07童其林

福建基础教育研究 2020年7期

童其林

(龙岩市永定区城关中学,福建 龙岩 364100)

所谓多面体的外接球,是指这个多面体的各个顶点都在这个球的表面上;所谓多面体的内切球,是指这个球和多面体的每个面都相切,即这个球和多面体的每个面有且只有一个公共点.多面体的外接球和内切球是立体几何的重要内容,也是一个热点、难点内容.解决此类问题,需要有较强的空间想象能力,需要找出球心,求出半径,还需要一番推理论证,因而不少学生望而生畏,束手无策.本文先通过认识几种特殊多面体的外接球和内切球的半径的求法,再通过具体实例得到此类问题的求解策略,并形成教学启示.

一、几种特殊多面体的外接球和内切球的半径

如长方体的外接球,正方体的外接球和内球球,正三棱柱的外接球,正三棱锥的外接球和内切球,正四面体的外接球和内切球等都是常见的模型.

1.长方体的外接球

图1

2.正方体的外接球和内球球

3.正三棱柱的外接球

设正三棱柱ABC-A1B1C1的高为h,底面边长为a,如图2,D 和D1分别为上下底面的中心,则球心必落在高DD1的中点O 上,

图2

4.对棱相等的三棱锥(等腰四面体)的外接球

对棱相等的三棱锥(等腰四面体)S-ABC 中,SA=BC=a,SC=AB=b,SB=AC=c,则三棱锥S-ABC外接球半径R=

证明:构造长方体(如图3),则三棱锥的外接球就是长方体的外接球.设长方体的长宽高分别为x,y,z,外接球半径为R,则

图3

5.四个面都是直角三角形的三棱锥的外接球

四个面都是直角三角形的三棱锥P-ABC 中,PA⊥平面ABC,AB⊥BC,PA=a,AB=b,BC=c,则三棱锥P-ABC外接球的半……

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