吳文姬
(福建師大二附中)
我們知道棱長(zhǎng)分別為a、b、c的長(zhǎng)方體,其外接球的直徑就是長(zhǎng)方體的體對(duì)角線,故而其外接球半徑要是與長(zhǎng)方體共頂點(diǎn)的三棱錐,我們都可以將之補(bǔ)成長(zhǎng)方體,從而快速解題.那么由長(zhǎng)方體頂點(diǎn)構(gòu)成的三棱錐究竟有哪些類(lèi)型呢?
模型1:(三棱互垂型)棱面垂直,底面是直角三角形
如圖1,已知三棱錐P-ABC中,PA⊥平面ABC,且△ABC是直角三角形,PA=a,△ABC兩直角邊分別為b,c,則其外接球的半
例 1.在四面體SABC中,SA⊥平面 ABC,∠ABC=90°,SA=AC=2,AB=1,則其外接球的表面積為_(kāi)________。
解析:如圖2,這個(gè)三棱錐互垂的三棱分別為SA,AB,BC,故可以將其補(bǔ)成如圖3的長(zhǎng)方體,因此其外接球半徑R=
模型2:(斜邊公共型)一棱所對(duì)的兩個(gè)角都是直角
如圖 4,已知三棱錐 P-ABC 中,PC⊥AC,PB⊥AB,且 AP=1,
說(shuō)明:AP中點(diǎn)O到A,B,C,P四點(diǎn)的距離相等,因此AP就是外接球的直徑。需要特別說(shuō)明的是AB與AC是否垂直并不影響這個(gè)結(jié)論。
例2.在三棱錐P-ABC中∠ABC=,則三棱錐P-ABC外接球的表面積為( )。
A.4π B.π C.π D.16π
解析:如圖5,在Rt△ABC中,由條件可知∠APC=,因此AC是兩直角三角形的公共斜邊,即外接球的直徑。所以外接球半徑R=2,故答案選D。
模型3:(對(duì)棱相等型)三對(duì)對(duì)棱分別相等
如圖 6,已知三棱錐 P-ABC 中,PA=BC=l1,PB=AC=l2,且 PC=
例3.四面體中A-BCD中,AB=CD=2,AC=B
解析:如圖7,三棱錐A-BCD因三對(duì)對(duì)棱相等,可以補(bǔ)成如圖因此答案為6π。
這三個(gè)模型是以長(zhǎng)方體為基礎(chǔ)的模型中提煉出來(lái),學(xué)生在解題時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析圖形的結(jié)構(gòu)特征,熟練應(yīng)用這三種模型,就能化繁為簡(jiǎn),大大提高解題效率。
[1]趙舸.三棱錐的三視圖問(wèn)題解法掃描[J].高中生,2015(33).
[2]陶濤,劉艷清.用長(zhǎng)方體模型解決棱錐外接球問(wèn)題[J].高中生,2015(33).