题来了!!!
纵观历年来的高考试题,立体几何的压轴题(小题)都十分宠幸外接球问题,外接球也成为了令广大高考党十分棘手的问题,不出则以,一出便十分困难,为了解决此类问题,特意从中总结出八大外接球的类型题,希望可以帮助大家解决这一困扰问题
类型一、墙角类型(存在三条线两两相互垂直)最简单
解题方法:找出两两相互垂直的线,外接球直径
今天来补充一下:有人说前两个和第四个好找,第三个怎么回事,这里要特别注意第三图的PA不垂直BC,那外接球直径怎么求?用等体积法求过P点的高,直径仍然同上公式。
特意找这个题,顺便回忆一下正三棱锥的对棱互相垂直
三视图+几何体,常考,加大了难度,需要自己先画出几何体,再用上面的公式
三视图的画法这一块前面写过一个好方法,适用于想象力差的同学
小林学长:不靠想象力的三视图!
类型二、垂面类型(即存在一条直线垂直于一个平面)
①题目条件:PA⊥平面ABC
解题方法:
第一步、将平面ABC画在小圆面上,A为小圆面直径上一端点,做小圆面的直径AD。连接PD,则有PD必定过球心O
第二步、H为ABC的外心,所以OH⊥面ABC,算出小圆面的半径HD=r,OH=½PA
第三步、勾股定理
②题目条件:P的投影落在△ABC的外心上
1、确定球心O的位置,取△ABC的外心H,则P,O,H三点共线
2、算出小圆面半径AH=r,算出棱锥的高PH=h
3、勾股定理OH²+AH²=OA²→(h-R)²+r²=R²
选这个是为了让大家注意:垂面是面,不一定是三角形的哦,最重要的是找小圆的圆心类型三、切瓜模型(两个平面相互垂直)
①题目条件:平面PAC⊥平面BAC,AB⊥BC,AC为小圆直径
解题步骤:1、由图知球心O为△PAC外心,即△PAC在大圆面上
2、在△PAC中,由正弦定理a/sinA=2R可得R
②题目条件:平面PAC⊥面BAC,PA=PC,AB⊥BC
解题步骤:
1、确定球心O的位置,由图知P、O、H三点共线
2、计算小圆面的半径AH=r,算出棱锥的高PH=h
3、勾股定理OH²+AH²=OA²→(h-R)²+r²=R²,从而解除R
类型四、汉堡模型(直棱柱的外接球)
①题目条件:直三棱柱内接一球(直棱柱上下底面为任意三角形)
第一步、确定球心O的位置,H为△ABC的外心,则OH⊥面ABC
第二步、计算出小圆面半径AH=r,OH=½AA1=½h
第三步、勾股定理OH²+AH²=OA²得
②题目条件:四棱锥P-ABCD内接于一球,面PAD⊥面ABCD
补全图形法,补全为直三棱柱,然后同上解法
提示要用到正弦定理类型五、折叠模型
题目条件:两个全等三角形或等腰三角形拼在一起,或者菱形折叠
解题步骤:
第一步、画出如图所示图形(三角形BCD在小圆面上),找出△BCD与△A‘BD的外心H1和H2
第二步、过H1与H2分别作所在△的垂线,交点即为球心O,连接OE、OC
第三步、解△OEH1,计算出OH1,在直角△OCH1中,用勾股定理OH1²+CH1²=OC²
类型六、对棱相等模型
题目条件:三棱锥(四面体),三组对棱相等,求外接球半径(AB=CD、AD=BC、AC=BD)
解题步骤:
第一步、作出一个长方体,标出三组互为异面直线的对棱
第二步、设长方体的长宽高分别为a,b,c,有方程
第三步、根据墙角模型有
从而解出R
(注:四面体ABCD体积=abc-1/6×abc×4=1/3×abc)
类型七、两直角三角形拼凑在一起
题目条件:∠APB=∠AQB=90°,求外接圆半径
取斜边AB中点,连接OP、OQ
OP=½AB=OA=OB=OQ
所以O点即为球心,然后在△POQ中解出半径R
类型八、棱锥求内切球半径
①正棱锥内切球半径
解题步骤:第一步、先画出内切球截面如图,E、H分别为两个三角形的外心
第二步、求DH=1/3BD ,PO=PH-r,PD为侧面△PAC的高
第三步、由△POE相似于△PDH,建立等式:OE/DH=PO/PD,解出r
②正棱锥求内切球半径
第一步、画出内切球截面图如左图,P、O、H三点共线
第二步、求HF=½BC,PO=PH-r,PF为侧面△PCD的高
第三步、△POG∽△PFH,建立等式OG/HF=PO/PF,解出r
③求任意三棱锥内切球半径(等体积法)
第一步、先求出四个表面的面积与整个椎体的体积
第二步、设内切球的半径为r,建立等式:
得到
第三步、解出r
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