多面体外接球半径常见的5种求法
2021年多面体外接球半径内切球半径的常见几种求法
多面体外接球、内切球半径常见的5种求法欧阳光明(2021.03. 07)如果一个多面体的各个顶点都在同一个球面上，那么称这个多廂体是球的内接多廂体，这个球称为多直体的外接球.有关多面体外接球的问题，是立体几何的一个重点，也是高考考查的一个热点•研究多面体的外接球冋题，既要运用多廂体的知识，又要运用球的知识，并且还要特别注意多面体的有关几何元素与球的半径之间的关系，而多廂体外接球半径的求法在解题中往往会起到至关重要的作用.公式法例1 —个六棱柱的底直是正六边形，其侧棱垂直于底⑥，已知该六棱柱的顶点都在同一个球廂上，且该六棱柱的体积为?，O 底廂周长为3,则这个球的体积为.解设正六棱柱的底⑥边长为-高为力，则有6x = 3, 1'9 _ \/3 J< 2才"，・・・正六棱柱的底面圆的半径「=；，球心到底面的距离2 2・•・外接球的半径R = y[7n.M =込.小结本题杲运用公式F 求球的半径的，该公式是求球的半径的常用公式.多面体几何性质法例2已知各顶点都在同一个球面上的正四棱柱的高为4,体积为16,则这个球的表面积是A.16^-B.20/TC.24 兀D.32/T解设正四棱柱的底⑥边长为I外接球的半径为心则有4十=16,解得x = 2.・・・2R = V22 +22 +42 = 2羽、：.R = ^.・・・这个球的表面积杲4兀R’ = 24兀.选C.小结本题是运用“正四棱柱的体对角线的长等于其外接球的直径”这一性质来求解的.补形法例3若三棱锥的三个侧棱两两垂直，且侧棱长均为则其外接球的表面积是.解据题意可知，该三棱锥的三条侧棱两两垂直，.••把这个三棱锥可以补成一个棱长为命的正方体，于是正方体的外接球就杲三棱锥的外接球.设其外接球的半径为乩则有(2町=+(< +(< =9,・・4故其外接球的表面积S=4兀R，=9兀.小结一般地，若一个三棱锥的三条侧棱两两垂直，且其长度分别为厶b、c,则就可以将这个三棱锥补成一个长方体，于杲长方体的体对角线的长就是该三棱锥的外接球的直径•设其外接球的 半径为心则有2RHW.寻求轴截直圆半径法例4正四棱锥S-ABCD 的底廁边长和各侧棱长都为逅，点S 、A 、B 、C 、D 都在同一球面上,则此球的体积为.解设正四棱锥的底⑥中心为外接球的球 心为。
例谈多面体外接球半径的常见求法
例谈多面体外接球半径的常见求法湖北省荆州市沙市第五中学张胜言求棱锥、棱柱的外接球半径、表面积、体积的问题在近几年各地的高考模拟题和全国高考试题中经常出现，这是高考的重点，也是学生学习的难点.困难表现在两个方面：一是找不到外接球球心的位置，二是如何采用适当的方法求外接球的半径.下面例谈几类多面体外接球半径的常见求法.方法一：首先构造简单的几何体，如长方体、正方体、三棱柱等，易作出这些简单几何体的外接球，从而求解.定义：若一个多面体的各个顶点都在一个球的球面上，则称这个多面体是这个球的内接多面体，这个球是这个多面体的外接球.一、长方体、正方体外接球的半径1.长方体：因为长方体外接球半径是体对角线长的一半，设长方体长、宽、高分别为c b a ,,，外接球半径为R ，则2222c b a R ++=（如图1）.2.正方体：设正方体棱长为a ，外接球半径为R ，则a R 23=（如图2）.二、三棱柱外接球半径1.底面是直角三角形的直三棱柱：把三棱柱补成长方体，易求（如图3）.设底面三角形两直角边长分别为b a ,，直三棱柱高为c ，则外接球半径为R ，则2222c b a R ++=.2.正三棱柱：（如图4），正三棱柱球心O 在两底面中心21O O ，的中点处，设底面边长为a ，高为h ，外接球半径为R ，构造11OO A Rt ∆，则，，R OA hOO ==112a a D A O A 33233232111=⨯==，22233⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=h a R 三、三棱锥外接球半径c bO a 图1O a图2c b O aACB A 1C 1B 1图3AC BO B 1DC 1A 1O 1O 2a h R 图4AB DC图51.三条棱互相垂直的三棱锥：把它补成以这三条互相垂直的棱为长、宽、高的长方体，易求.（如图5）2.三组相对棱分别相等的三棱锥：（如图6），把它补成以这三组棱分别为面对角线的长方体，设c BD AC b AD BC a CD AB ======,,，设长方体长、宽、高分别为z y x ,,，则⎪⎩⎪⎨⎧=+=+=+222222222c x z b z y a y x ，2222222c b a z y x ++=++，()422222222c b a z y x R ++=++=.3.正四面体：设棱长为a ，外接球半径为R ，由2易知a R 46=.例题1：如图7，正方形ABCD 的边长为4，点E ，F 分别是BC ，CD 的中点，沿AE ，EF ，FA 折成一个三棱锥AEF B -（使点D C B ,,重合于点B ），则三棱锥AEF B -的外接球半径为.【解】在正方形ABCD 中，︒=∠=∠=∠90EBA FCE ADF ，所以折成三棱锥后，可将其转化为以)(,,DF BF BE AB 为棱的长方体，62224222=++=∴R 练习1：已知四面体ABC P -的四个顶点都在球O 的球面上，若⊥PB 平面ABC ，AC AB ⊥，且1=AC ，2==AB PB ，则球O 的体积为.例题2：已知正三棱柱111C B A ABC -的体积为2,32==AB V ，则该三棱柱外接球的表面积为.【解】如图8，设三棱柱的高为h ，3243S 2111=⨯=∆C B A ，2,332,=∴=∴=h h Sh V 11=∴OO ，3322233232111=⨯⨯==D A O A ，3713322221211=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=+=∴OO O A R ，ππ32842==∴R S 练习2：已知三棱柱111C B A ABC -侧棱垂直于底面，各顶点都在同一球面上，若该棱柱体积Cc b O a D A B x y z图6AB FE图7（2）ACB 1B O DC 1A 1O 1O 2R 图8︒=∠===602AB ,1,62BAC AC V ，，则该球表面积为.方法二：由定义法求多面体外接球半径.这类问题关键是找出球心O 位置：一般地，先在一个面上找到一点1O 到其余各点距离相等，球心O 就在经过点1O 并垂直于该平面的直线l 上，构造出两个直角三角形，利用勾股定理解方程组求出R .例题3：已知三棱锥ABC S -所有顶点都在球O 的球面上，且⊥SC 平面ABC ，若1===AC AB SC ，︒=∠120BAC ，则球O 的表面积为.【解】如图9，作菱形ABCD ，则︒=∠=∠6021BAC DAC 易得ACD∆为正三角形D ∴为ABC ∆外接圆的圆心，⊥∴OD 平面ABC ，又⊥SC 平面ABC ，SC OD ∥∴，过点O 作SC OE ⊥，垂足为E ，R OS OC ==，设x CE OD ==，则x SE -=1，在OSE Rt OCD Rt ∆∆,中有：()⎩⎨⎧=-+=+222222111R x R x ，解得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==2521R x 所以球的表面积为πππ5254422=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯==R S .练习3：若三棱锥ABC P -的高和底面边长都等于6，则其外接球的表面积为（）A.64π B.32π C.16π D.8π方法三：对于一些特殊的图形，利用其特有的性质找到外接球球心，直接求解.例题4：在三棱锥ABC S -中2==BC AB ，2==SA SC ，6=SB ，若C B A S ,,,在同一球面上，则该球的表面积是（）A.68 B.π6C π24 D.π6【解】如图10，2==BC AB ，2==SA SC ，6=SB ，在SAB ∆中，由于222SB AB SA =+，故︒=∠90SAB ，同理︒=∠90SCB ，故SB 的中点是三棱锥ABC S -外接球的球心O ，从而半径为26=R ，所以该球的表面积为ππ62642=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=S ，选D.练习4：已知三棱锥ABC -S 的所有顶点都在球O 的球面上，SC 是球O 的直径.若平面⊥SCA 平面SCB ，BC SB AC SA ==，，三棱锥ABC -S 的体积为9，则球O 的表面积为.图9SCRRE BAO D图10AOS CB A FE D CB 图7（1）（附练习题答案：1、29π=V ；2、π36=S ；3、选A ；4、π36）。
多面体外接球半径常见的5种求法
多面体外接球半径常见的5种求法公式法例1 一个六棱柱的底面是正六边形，其侧棱垂直于底面，已知该六棱柱的顶点都在同一个球面上，且该六棱柱的体积为98，底面周长为３，则这个球的体积为 . 解 设正六棱柱的底面边长为x ，高为h，则有263,1,296,8x x x h h =⎧⎧=⎪⎪∴⎨⎨=⎪⎪=⎩⎩ ∴正六棱柱的底面圆的半径12r =，球心到底面的距离2d =.∴外接球的半径1R ==.43V π∴=球. 小结 本题是运用公式222R r d =+求球的半径的，该公式是求球的半径的常用公式. 多面体几何性质法例2 已知各顶点都在同一个球面上的正四棱柱的高为4，体积为16，则这个球的表面积是A.16πB.20πC.24πD.32π解 设正四棱柱的底面边长为x ，外接球的半径为R ，则有2416x =，解得2x =.∴2R R ==∴= .∴这个球的表面积是2424R ππ=.选C.小结 本题是运用“正四棱柱的体对角线的长等于其外接球的直径”这一性质来求解的.补形法例3 若三棱锥的三个侧面两两垂直，则其外接球的表面积是 . 解 据题意可知，该三棱锥的三条侧棱两两垂直，∴把这个三棱锥可以补成一个棱长为.设其外接球的半径为R ，则有()222229R =++=.∴294R =. 故其外接球的表面积249S R ππ==.小结 一般地，若一个三棱锥的三条侧棱两两垂直，且其长度分别为a b c 、、，则就可以将这个三棱锥补成一个长方体，于是长方体的体对角线的长就是该三棱锥的外接球的直径.设其外接球的半径为R，则有2R =.练习1 （2003，四个顶点在同一球面上，则此球的表面积为（ ）3π B. 4πC. D. 6π2（2006年山东高考题）在等腰梯形ABCD 中，AB=2DC=2，0DAB=60∠，E 为AB 的中点，将ADE ∆与BEC ∆分布沿ED 、EC 向上折起，使A B 、重合于点P ，则三棱锥P-DCE 的外接球的体积为（ ）.A. 27B. 2C. 8D. 243 （2008年浙江高考题）已知球O 的面上四点A 、B 、C 、D ，DA ABC ⊥平面，AB BC ⊥，O 的体积等于 .4（2008年安徽高考题）已知点A 、B 、C 、D 在同一个球面上，B BCD A ⊥平面，BC DC ⊥，若6,AB =，则B 、C 两点间的球面距离是 .寻求轴截面圆半径法例4 正四棱锥S ABCD -，点S A B C D 、、、、都在同一球面上，则此球的体积为 .解 设正四棱锥的底面中心为1O ，外接球的球心为O ，如图1所示.∴由球的截面的性质，可得1OO ABCD ⊥平面.又1SO ABCD ⊥平面，∴球心O 必在1SO 所在的直线上. ∴ASC ∆的外接圆就是外接球的一个轴截面圆，外接圆的半径就是外接球的半径.在ASC ∆中，由2SA SC AC ===，得222SA SC AC +=.∴ASC AC ∆∆是以为斜边的Rt . ∴12AC =是外接圆的半径，也是外接球的半径.故43V π=球. 小结 根据题意，我们可以选择最佳角度找出含有正棱锥特征元素的外接球的一个轴截CDAB SO 1图3面圆，于是该圆的半径就是所求的外接球的半径.本题提供的这种思路是探求正棱锥外接球半径的通解通法，该方法的实质就是通过寻找外接球的一个轴截面圆，从而把立体几何问题转化为平面几何问题来研究.这种等价转化的数学思想方法值得我们学习.确定球心位置法例5 在矩形ABCD 中，4,3AB BC ==，沿AC 将矩形ABCD 折成一个直二面角B ACD --，则四面体ABCD 的外接球的体积为A.12512πB.1259πC.1256πD.1253π 解 设矩形对角线的交点为O ，则由矩形对角线互相平分，可知OA OB OC OD ===.∴点O 到四面体的四个顶点A B C D 、、、的距离相等，即点O 为四面体的外接球的球心，如图2所示.∴外接球的半径52R OA ==.故3412536V R ππ==球.选C.外接球内切球问题1. （陕西理•6）一个正三棱锥的四个顶点都在半径为1的球面上，其中底面的三个顶点在该球的一个大圆上，则该正三棱锥的体积是（ ）A ．433 B ．33 C ． 43 D ．123答案 B2. 直三棱柱111ABC A B C -的各顶点都在同一球面上，若12AB AC AA ===,120BAC ∠=︒，则此球的表面积等于 。
外接球半径常见的求法
多面体外接球半径常见求法知识回顾：左义1:若一个多而体的各顶点都在一个球的球而上，则称这个多面体是这个球的内接多而体，这个 球是这个多而体的外接球。
宦义2：若一个多而体的各面都与一个球的球而相切，则称这个多而体是这个球的外切多而体，这个 球是这个多而体的内切球。
球心到截而的距离〃与球半径尺及截而的半径『有以下关系： __________________ .球而被经过球心的平而截得的圆叫 _________ •被不经过球心的平而截得的圆叫 __________________ 球的表面积表面积S= __________ :球的体积9= __________ .球与棱柱的组合体问题1. 正方体的内切球：球与正方体的每个而都相切，切点为每个而的中心，显然球心为正方体的中心。
设正方体的棱长 为球半径为尺。
如图3,截而图为正方形EFGH 的内切圆，得/? = -：22. 与正方体各棱相切的球：球与正方体的各棱相切，切点为各棱的中点，如图4作截而图，圆0为正方形EFGH 的外接圆，易得R = —a 023. 正方体的外接球：正方体的八个顶点都在球而上，如图5,以对角面作截而图得，圆0为一、公式法例1 一个六棱柱的底而是正六边形，苴侧棱垂宜于底而，已知该六棱柱的顶点都在同一个球面上,9且该六棱柱的体积为-，底而周长为3,则这个球的体积为8 -----------------------------------------------------------矩形AA.QC 的外接圆,易得R = A }O = 4 ——a2图3图4C1C小结本题是运用公式R2=r2求球的半径的，该公式是求球的半径的常用公式.二、多面体几何性质法例2已知各顶点都在同一个球而上的正四棱柱的高为4,体积为16,则这个球的表面积是A. 16兀B. 20”C. 24兀D. 32龙小结 本題是运用“正四棱柱的体对角线的长等于其外接球的直径”这一性质来求解的.三、补形法 例3若三棱锥的三个侧而两两垂直，且侧棱长均为则其外接球的表面积是小结 一般地，若一个三棱维的三条侧棱两两垂直，且其长度分别为“、b 、c,则就可以将这个三棱 维补成一个长方体，于是长方体的体对角线的长就是该三棱锥的外接球的直径•设其外接球的半径为R ,则有2R = >ja 2 +b 2 +c 2 .变式仁三棱锥O — 4BC 中，OAQBQC 两两垂直，且OA = OB = 2OC = 2a,则三棱锥O-ABC 外接球的表而积为（）四、寻求轴截面圆半径法例4正四棱锥S - ABCD 的底面边长和各侧棱长都为,S 、A. B 、C 、£>都在同一球面上，则此球的体积为 ___________而把立体几何问题转化为平面几何问题来研究•这种等价转化的数学思 法值得我们学习.变式仁求棱长为a 的正四面体P-ABC 的外接球的表面积变式I:底而边长为后勺正三棱柱外接球的体积为竽，则该三棱柱的体积为五、确定球心位置法C. \2TTU 2D. 24曲'想方1：三棱锥P-ABC中，底IfilAABC是边长为2的正三角形，P4丄底而ABC,且E4 = 2,贝眦三棱锥外接球的半径为（）A. 41B・y[5C・ 2 D・^―3六.构造直三角形，巧解正棱柱与球的组合问题正棱柱的外接球，其球心泄在上下底而中心连线的中点处，由球心、底而中心及底而一顶点构成的直角三角形便可得球半径。
数学复习：多面体外接球半径的求法
数学复习：多面体外接球半径的求法近年来，求多面体的外接球半径成为全国各地高考的热点问题，是考察学生空间想象能力、画图能力和分析问题能力的一类综合题型，难度中等偏上。
因此，这类问题也是学生失分的重灾区，主要存在以下难点：一不能选择恰当的角度认识多面体；二不能准确分析几何体的线面关系找到球心。
这两个困难让学生对此类问题无从下手，渐渐地对此类问题失去信心。
本文从“画法”到“算法”，简单归纳出几类多面体的外接球半径的典型求法，试图突破此类问题在高三复习中的教学难点。
1通过补形直接求半径若多面体的每个顶点都落在长方体（或直三棱柱）的顶点上，那么该多面体的外接球也是该长方体（或直三棱柱）的外接球。
直三棱柱的外接球球心是上下底面外心连线的中点。
已知直三棱柱111C B A ABC -，设其上下底面的外接圆半径为r，三棱柱的高为h，则其外接球半径222r h R +⎪⎭⎫ ⎝⎛=。
长方体的外接球球心是体对角线的中点。
设长方体的长宽高分别为c b a ,,，则其外接球半径2222c b a R ++=。
1.1墙角锥若在一个三棱锥中，共顶点的三条棱两两垂直，那么我们可以把它补形成一个长方体。
例1.三棱锥P－ABC 的三条侧棱两两垂直，三个侧面的面积分别是22、32、62，则该三棱锥的外接球的体积是A．23B．8236π6π分析：如图（1），由题可以把三棱锥看成是以P 为墙角的墙角锥，易得，，3,21===c b a π6262222=∴=++=∴V c b a R 1.2三对对棱分别相等的四面体若一个三棱锥的三对对棱分别相等，那么我们可以把这个三棱锥看成是由一个长方体的六个面对角线构成的。
例2，在三棱锥A BCD -中，2AB CD ==5AD BC AC BD ====，则三棱锥A BCD -外接球的半径为________。
分析：如图（2），易得2,1,1===c b a 262222=++=∴c b a R 1.3四个面都是直角三角形的三棱锥利用长方体的线面关系，可将四个面都是直角三角形的三棱锥放在长方体内。
多面体外接球半径内切球半径的常见几种求法
多面体外接球、内切球半径常见的5种求法如果一个多面体的各个顶点都在同一个球面上，那么称这个多面体是球的内接多面体，这个球称为多面体的外接球.有关多面体外接球的问题，是立体几何的一个重点，也是高考考查的一个热点.研究多面体的外接球问题，既要运用多面体的知识，又要运用球的知识，并且还要特别注意多面体的有关几何元素与球的半径之间的关系，而多面体外接球半径的求法在解题中往往会起到至关重要的作用.公式法例1 一个六棱柱的底面是正六边形，其侧棱垂直于底面，已知该六棱柱的顶点都在同一个球面上，且该六棱柱的体积为9，底面周长为3,则这个球的体积为8T 6x=3,T 1I ' I x =—解设正六棱柱的底面边长为x，咼为h，则有丿9 V3 2 2’_=6汉——xh, 石8 4 小一x/3•••正六棱柱的底面圆的半径r =-，球心到底面的距离d二上3.二外接球的半径2 2R=、r2d2「=1. . V球二—.3小结本题是运用公式R2-r2 d2求球的半径的，该公式是求球的半径的常用公式.多面体几何性质法例2已知各顶点都在同一个球面上的正四棱柱的高为4,体积为16,则这个球的表面积是A. 16二B. 20 二C. 24 二D. 32 二解设正四棱柱的底面边长为x ,外接球的半径为R，则有4x2 = 16，解得x = 2.二2R = J22+22+42=2屈,二R = T6. •••这个球的表面积是4兀R2=24兀.选C.小结本题是运用“正四棱柱的体对角线的长等于其外接球的直径”这一性质来求解的.补形法例3若三棱锥的三个侧棱两两垂直，且侧棱长均为.3，则其外接球的表面积是.解据题意可知，该三棱锥的三条侧棱两两垂直，I把这个三棱锥可以补成一个棱长为3的正方体，于是正方体的外接球就是三棱锥的外接球设其外接球的半径为R，则有（2R f =（応行（亦丫+（73$ =9.二R2=9.4故其外接球的表面积S =4二R2=9二.小结一般地，若一个三棱锥的三条侧棱两两垂直，且其长度分别为 a b、c，则就可以将这个三棱锥补成一个长方体，于是长方体的体对角线的长就是该三棱锥的外接球的直径.设其外接球的半径为R ，则有2R= a 2b 2c 2.寻求轴截面圆半径法例4正四棱锥S - ABCD 的底面边长和各侧棱长都为 V 2，点S 、A 、B 、C 、都在同 一球面上，则此球的体积为.解设正四棱锥的底面中心为O i ，外接球的球心为0, 所示.二由球的截面的性质，可得 00i _平面ABCD .又SO i _平面ABCD ，二球心0必在SO 所在的直线上.ASC 的外接圆就是外接球的一个轴截面圆，外接圆的 是外接球的半径.在 ASC 中，由 SA = SC = .2, AC =2，得 SA 2SC 2二 AC 2.••• AASC 是以AC 为斜边的Rt ：.••• AC =1是外接圆的半径，也是外接球的半径.故V 球二—.23小结 根据题意，我们可以选择最佳角度找出含有正棱锥特征元素的外接球的一个轴 截面圆，于是该圆的半径就是所求的外接球的半径.本题提供的这种思路是探求正棱锥外 接球半径的通解通法，该方法的实质就是通过寻找外接球的一个轴截面圆，从而把立体几 何问题转化为平面几何问题来研究.这种等价转化的数学思想方法值得我们学习.确定球心位置法例5 在矩形ABCD 中，AB = 4,BC = 3，沿AC 将矩形ABCD 折成一个直二面角半径就如图3B - AC -D ，则四面体ABCD 的外接球的体积为A. 125 -- n 12B.空二C.D.125 3解 设矩形对角线的交点为0 ,则由矩形对角线互相平分,0A =0B =0C =0D . •••点0到四面体的四个顶点A 、B 、C 、D 的距离相等，即点0为四面体的外接球的球心，可知 如图2所示.二外接球的半径R = 0A =总.故2球='二R 3= 125二.选C.236出现多个垂直关系时建立空间直角坐标系，利用向量知识求解【例题】：已知在三棱锥 A - BCD 中，AD _面ABC ，. BAC =120，AB 二AD 二AC = 2， 求该棱锥的外接球半径 解：由已知建立空间直角坐标系 由平面知识得 5-1, 3,0)设球心坐标为x, y, z) 贝U A0 二 B0 二 CO 广 Dq 由.空间两.点 1间C 距离公式知解得 x = 1 y 3z = 13所以半径为R-12（ 3）212=-21\ 33【结论】：空间两点间距离公式：P^ （x 1 -x 2）2（y 〔 - y 2）2 （乙-z 2）2四面体是正四面体外接球与内切球的圆心为正四面体高上的一个点,根据勾股定理知，假设正四面体的边长为 a 时，它的外接球半径为a 。
高三数学专题复习 多面体外接球半径常见的5种求法
多面体外接球半径常见的5种求法如果一个多面体的各个顶点都在同一个球面上，那么称这个多面体是球的内接多面体，这个球称为多面体的外接球.有关多面体外接球的问题，是立体几何的一个重点，也是高考考查的一个热点.研究多面体的外接球问题，既要运用多面体的知识，又要运用球的知识，并且还要特别注意多面体的有关几何元素与球的半径之间的关系，而多面体外接球半径的求法在解题中往往会起到至关重要的作用. 一、公式法 例1 一个六棱柱的底面是正六边形，其侧棱垂直于底面，已知该六棱柱的顶点都在同一个球面上，且该六棱柱的体积为98，底面周长为3，则这个球的体积为 .解：设正六棱柱的底面边长为x ，高为h ，则有263,1,296,8x x h h =⎧⎧=⎪⎪∴⎨⎨=⎪⎪=⎩⎩ ∴正六棱柱的底面圆的半径12r =，球心到底面的距离d =.∴外接球的半径R= .4π3V ∴=球. 小结：本题是运用公式222R r d =+求球的半径的，该公式是求球的半径的常用公式. 二、多面体几何性质法例2 已知各顶点都在同一个球面上的正四棱柱的高为4，体积为16，则这个球的表面积是（ ）A.16πB.20πC.24πD.32π 解：设正四棱柱的底面边长为x ，外接球的半径为R ，则有2416x =，解得2x =.∴2R R =∴= ∴这个球的表面积是24π24πR =.选C .小结： 本题是运用“正四棱柱的体对角线的长等于其外接球的直径”这一性质来求解的.三、补形法例3 若三棱锥的三个侧面两两垂直，，则其外接球的表面积是 . 解：据题意可知，该三棱锥的三条侧棱两两垂直，∴把这个三棱锥可以补成一个棱于是正方体的外接球就是三棱锥的外接球. 设其外接球的半径为R ，则有()222229R =++=.∴294R =.故其外接球的表面积24π9πS R ==. 小结：一般地，若一个三棱锥的三条侧棱两两垂直，且其长度分别为a b c 、、，则就可以将这个三棱锥补成一个长方体，于是长方体的体对角线的长就是该三棱锥的外接球的直径.设其外接球的半径为R，则有2R .四、寻求轴截面圆半径法例4 正四棱锥S ABCD -的底面边长和S ,A ,B ,C ,D 都在同一球面上，则此球的体积为 . 解：设正四棱锥的底面中心为O 1，外接球的球心为O ，如图3所示.∴由球的截面的性质，可得OO 1⊥平面ABCD .又SO 1⊥平面ABCD ，∴球心O 必在SO 1所在的直线上.∴△ASC 的外接圆就是外接球的一个轴截面圆，外接圆的半径就是外接球的半径. 在△ASC中，由2SA SC AC ===，得222SA SC AC +=.∴△ASC 是以AC 为斜边的Rt △.∴12AC=是外接圆的半径，也是外接球的半径.故4π3V =球. 小结：根据题意，我们可以选择最佳角度找出含有正棱锥特征元素的外接球的一个轴截面圆，于是该圆的半径就是所求的外接球的半径.本题提供的这种思路是探求正棱锥外接球半径的通解通法，该方法的实质就是通过寻找外接球的一个轴截面圆，从而把立体几何问题转化为平面几何问题来研究.这种等价转化的数学思想方法值得我们学习.C D A B S O 1图3五、确定球心位置法例5 在矩形ABCD 中，AB =4,BC =3，沿AC 将矩形ABCD 折成一个直二面角B - AC -D ，则四面体ABCD 的外接球的体积为（ ）CA.12512πB.1259π C.125π6 D.125π3解：设矩形对角线的交点为O ，则由矩形对角线互相平分，可知OA =OB =OC =OD .∴点O 到四面体的四个顶点A 、B 、C 、D 的距离相等，即点O 为四面体的外接球的球心，如图4所示.∴外接球的半径52R OA ==.故34125ππ36V R ==球.选C . 练习：1.一个正三棱锥的四个顶点都在半径为1的球面上，其中底面的三个顶点在该球的一个大圆上，则该正三棱锥的体积是( )C A.33 B.3C.3D.3 2. 一个四面体的所有棱长都为2，四个顶点在同一球面上，则此球的表面积为（ ）A A. 3π B.4π C. 33π D. 6π 3. 在等腰梯形ABCD 中，AB =2DC =2， ∠DAB =60°，E 为AB 的中点，将△ADE 与 △BEC 分别沿ED 、EC 向上折起，使A 、B 重合于点P ，则三棱锥P -DCE 的外接球的体积为（ ） C A.43π B.6π2 C. 6π D. 6π244.已知三棱锥A -BCD 内接于球O ，AB =AD =AC =BD =3,BCD ∠=60°，则球O 的表面积为( )DA.3π2B.2πC.3πD.9π25.已知正三棱锥P -ABC 的主视图和俯视图如图所示，则此三棱锥的外接球的表面积为（ ）DA.4πB.12πC.16π3 D.64π36.已知三棱柱ABC -A B C ''',侧棱AA '⊥底面ABC ，AA '=4，BC 360A ∠=o ,则该三棱柱外接球的表面积为（ ）CA.18πB.19πC.20πD.21π 7.已知直三棱柱ABC -A 1B 1C 1的6个顶点都在球O 的球面上，若AB =3，AC =4，AB ⊥AC ，AA 1=12，则球O 的半径为( )317B.210C.132D.310【答案】C【解析】由球心作面ABC 的垂线，则垂足为BC 中点M .计算AM =52，由垂径定理，OM =6，所以半径R 22513()622+=.8.(2014·全国大纲)正四棱锥的顶点都在同一球面上，若该棱锥的高为4，底面边长为2，则该球的表面积为 ( )A.814π B.16π C.9π D.274π【答案】A9.若三棱锥P -ABC 的最长的棱PA =2，且各面均为直角三角形，则此三棱锥的外接球的体积是 .4π310.在正三棱锥S -ABC 中，M ，N 分别是SC ，BC 的中点，且MN ⊥AM ，若侧棱SA =23，则正三棱锥S -ABC 外接球的表C AO D B图4面积是.【答案】36π【解析】一定要用上隐含条件正三棱锥对棱垂直，又MN∥BS，可得BS⊥SA,BS⊥SC.又AS⊥BC,AS⊥SB得AS⊥SC即SA,SB,SC两两垂直.又因正棱锥SA=SB=SC,所以此三棱锥外接球与补成正方体的外接球相同.所以2R=323g=6，所以R=3.所以正三棱锥S-ABC外接球的表面积是24πR=36π.11. (2015·唐山二模)在三棱锥P-ABC中，△ABC与△PBC都是等边三角形，侧面PBC⊥底面ABC，AB=23，则该三棱锥的外接球的表面积为.【答案】20π12.在菱形ABCD中，A=60°，AB=3,将△ABD沿BD折起到△PBD的位置.若平面PBD⊥平面CBD，则三棱锥P-BCD的外接球体积为.【答案】13.已知四棱锥P-ABCD的三视图如图所示，则此四棱锥外接球的半径为( )A.3B.5C.2D.2【答案】B14. 四棱锥P-ABCD的底面ABCD为矩形,侧面PAD⊥平面ABCD，∠APD=120°，AB=PA=PD=2，则该四棱锥P-ABCD外接球的体积为( )A.32π3B.205π3C.86πD.36【答案】B15. 已知AB是球O的直径，C,D为球面上的两动点，AB⊥CD，若四面体ABCD体积的最大值为9，则球O的表面积为.【答案】36π16. 三棱锥A-BCD的两条棱AB=CD=6，其余各棱长均为5，求三棱锥的内切球半径．【思路分析】法一：内切球球心O到各面的距离相等，如图，可以推断出球心在AB和CD的中点的连线的中点，求出OH即可．法二：先求四面体的体积，再求表面积，利用体积等于表面积和高乘积的13，求出内切球半径．【解析】法一：易知内切球球心O到各面的距离相等．设E、F为CD、AB的中点，则O在EF上且O为EF的中点．在△ABE中，AB=6，AE=BE=4，OH=378．法二：设球心O到各面的距离为R．4×13S△BCD×R=V A-BCD，∵S△BCD=12×6×4=12，V A-BCD=2V C-ABE=67．∴4×13×12R=67.∴R=378．【点评】正多面体与球的切接问题常借助体积求解；也可以由几何图形特征分析出球心的位置，然后解答，考查形式空间想PB CADEF O象能力，逻辑思维能力，是中档题． 【拓展提升】三棱锥A -BCD 的两条棱AB =CD =6，其余各棱长均为5，求三棱锥的外接球的表面积． 17π【解析】补成长方体，如下图，AC D A 1 D 1C 1B 16 5 6 5。
正四面体的外接球半径的求法
正四面体的外接球半径的求法
正四面体是一种比较灵活的多面体，而球又是高中教材中唯一保
留下来的旋转体,此两种几何的组合无疑有着特殊的意义。
现把求四
面体外接球的半径的几种方法总结如下,本人认为很有代表意义，希
望它对高三备考的师生能有启发作用。
如右图:已知正四面体A BCD -,H 为底面的中心，O 为外接球的球
心,设棱长为a,外接球半径为Ｒ,内切球半径为ｒ,试求R ．
方法一：易知R+r=ＡＨ=63a ,由等积法得： A BCD O ABC O BCD O CDA O DAB V V V V V -----=+++
所以：
11433BCD BCD AH S r S ∆∆⋅=⋅⋅ 故14r AH =,34
R AH = 所以 64
R a =.
方法二:如图AHM BNM ∆≅∆所
HM ON AM OA =，即13r R
=,又由Ｒ6可得 64R a =.
方法三:
如图设延长ＡＨ交球面上一点K,则AK=2R,在直角三角形AB Ｋ中由
射影定理得2AB AH AK =⋅ 即2623a a R =⋅ 故得64
R a =. 方法四：如图正四面体可补成一个边长为
22a 的正方体，显然正方体的外接球即为正四面体的外接球,而23()22a R =故可得64
R a =.
小结:此四种方法立体交叉，思想性、艺术性各有千秋,对培养学生的
空间想象能力以及综合解题能很有帮助。
多面体外接球半径内切球半径的常见几种求法
多面体外接球、内切球半径罕见的5种求法之蔡仲巾千创作如果一个多面体的各个顶点都在同一个球面上，那么称这个多面体是球的内接多面体，这个球称为多面体的外接球.有关多面体外接球的问题，是立体几何的一个重点，也是高考考查的一个热点.研究多面体的外接球问题，既要运用多面体的知识，又要运用球的知识，而且还要特别注意多面体的有关几何元素与球的半径之间的关系，而多面体外接球半径的求法在解题中往往会起到至关重要的作用.公式法例1 一个六棱柱的底面是正六边形，其侧棱垂直于底面，已知该六棱柱的顶点都在同一个球面上，且该六棱柱的体积为.解的半径的经常使用公式.多面体几何性质法例2 已知各顶点都在同一个球面上的正四棱柱的高为4，体积为16，则这个球的概况积是解∴这个球的概况积是选C.小结本题是运用“正四棱柱的体对角线的长等于其外接球的直径”这一性质来求解的.补形法例3其外接球的概况积是.解 据题意可知，该三棱锥的三条侧棱两两垂直，∴把这个是三棱锥的外接球.∴小结一般地，若一个三棱锥的三条侧棱两两垂直，且其长度寻求轴截面圆半径法例4. CDA B SO 1图3解3所示..就是外接球的半径.小结根据题意，我们可以选择最佳角度找出含有正棱锥特征元素的外接球的一个轴截面圆，于是该圆的半径就是所求的外接球的半径.本题提供的这种思路是探求正棱锥外接球半径的通解通法，该方法的实质就是通过寻找外接球的一个轴截面圆，从而把立体几何问题转化为平面几何问题来研究.这种等价转化的数学思想方法值得我们学习.确定球心位置法例5解A O DB 图4球心，如图2所示.选C. 出现多个垂直关系时建立空间直角坐标系，利用向量知识求解解得【结论】：空间两点间距离公式：四面体是正四面体外接球与内切球的圆心为正四面体高上的一个点， 内切球的半径正方体的内切球：Cy设正方体的棱长为a ，求（1）内切球半径；（2）外接球半径；（3）与棱相切的球半径。
（1）截面图为正方形EFGH 的内切圆，得2a R =；（2）与正方体各棱相切的球：球与正方体的各棱相切，切点为各棱的中点，如图4作截面图，圆O 为正方形EFGH 的外接圆，易得a R 22=。
多面体外接球半径内切球半径的常见几种求法之欧阳法创编
多面体外接球、内切球半径常见的5种求法如果一个多面体的各个顶点都在同一个球面上，那么称这个多面体是球的内接多面体，这个球称为多面体的外接球.有关多面体外接球的问题，是立体几何的一个重点，也是高考考查的一个热点.研究多面体的外接球问题，既要运用多面体的知识，又要运用球的知识，并且还要特别注意多面体的有关几何元素与球的半径之间的关系，而多面体外接球半径的求法在解题中往往会起到至关重要的作用.公式法例1 一个六棱柱的底面是正六边形，其侧棱垂直于底面，已知该六棱柱的顶点都在同一个球面上，且该六棱柱的体积为98，底面周长为３，则这个球的体积为.解 设正六棱柱的底面边长为x ，高为h ，则有263,1,296,84x x x h h =⎧⎧=⎪⎪∴⎨⎨=⨯⎪⎪=⎩⎩∴正六棱柱的底面圆的半径12r =，球心到底面的距离2d =.∴外接球的半径1R ==.43V π∴=球. 小结本题是运用公式222R r d =+求球的半径的，该公式是求球的半径的常用公式.多面体几何性质法例2 已知各顶点都在同一个球面上的正四棱柱的高为4，体积为16，则这个球的表面积是A.16πB.20πC.24πD.32π解 设正四棱柱的底面边长为x ，外接球的半径为R ，则有2416x =，解得2x =. ∴2R R ==∴= .∴这个球的表面积是2424R ππ=.选C.小结本题是运用“正四棱柱的体对角线的长等于其外接球的直径”这一性质来求解的.补形法例3 若三棱锥的三个侧棱两两垂直，且侧棱长，则其外接球的表面积是.解 据题意可知，该三棱锥的三条侧棱两两垂的正方体，于是正方体的外接球就是三棱锥的外接球.设其外接球的半径为R ，则有()222229R =++=.∴294R =. 故其外接球的表面积249S R ππ==. 小结一般地，若一个三棱锥的三条侧棱两两垂直，且其长度分别为a b c 、、，则就可以将这个三棱锥补成一个长方体，于是长方体的体对角线的长就是该三棱锥的外接球的直径.设其外接球的半径为R，则有2R =寻求轴截面圆半径法例4 正四棱锥S ABCD -的底面边长和各侧棱长都S A B C D 、、、、都在同一球面上，则此球的体积为.解 设正四棱锥的底面中心为1O ，外接球的球心为O ，如图3所示.∴由球的截面的性质，可得1OO ABCD ⊥平面. 又1SO ABCD ⊥平面，∴球心O 必在1SO 所在的直线上.∴ASC ∆的外接圆就是外接球的一个轴截面圆，外接圆的半径就是外接球的半径.在ASC ∆中，由2SA SC AC ===，得C DA B S O 1图3222SA SC AC +=.∴ASC AC ∆∆是以为斜边的Rt . ∴12AC=是外接圆的半径，也是外接球的半径.故43V π=球. 小结根据题意，我们可以选择最佳角度找出含有正棱锥特征元素的外接球的一个轴截面圆，于是该圆的半径就是所求的外接球的半径.本题提供的这种思路是探求正棱锥外接球半径的通解通法，该方法的实质就是通过寻找外接球的一个轴截面圆，从而把立体几何问题转化为平面几何问题来研究.这种等价转化的数学思想方法值得我们学习.确定球心位置法例5 在矩形ABCD 中，4,3AB BC ==，沿AC 将矩形ABCD 折成一个直二面角B AC D --，则四面体ABCD 的外接球的体积为 A.12512π B.1259π C.1256π D.1253π 解 设矩形对角线的交点为O ，则由矩形对角线互相平分，可知OA OB OC OD ===.∴点O 到四面体的四个顶点A B C D 、、、的距离相等，即点O 为四面体的外接球的球心，如图2所示.∴外接球的半径CA O DB 图452R OA ==.故3412536V R ππ==球.选C.出现多个垂直关系时建立空间直角坐标系，利用向量知识求解【例题】：已知在三棱锥BCD A -中，ABC AD 面⊥，︒=∠120BAC ，2===AC AD AB径。
外接球半径求法
外接球半径求法
外接球半径是指一个几何体的外接球的半径，它可以通过该几何体的某些特征来求解。
以下是几种常见的求解方法：
1. 对于正四面体、正六面体、正八面体等正多面体，其外接球半径可以直接通过公式计算得出。
例如，对于正四面体，其外接球半径R等于边长a乘以根号2除以4，即R=a√2/4。
2. 对于任意三角形ABC，其外接圆的半径R可以通过三角形的三边长度a、b、c来计算。
具体而言，可以使用海伦公式计算三角形的面积S，然后通过公式R=abc/4S求解外接圆半径R。
其中a、b、c分别为三角形的三边长度。
3. 对于任意四面体ABCD，其外接球半径可以通过四个顶点之间的距离来计算。
具体而言，假设四个顶点分别为A、B、C和D，则可以先计算出任意两个顶点之间的距离（如AB、AC等），然后使用这些距离来计算四面体各个侧面上三角形的面积，并使用这些面积来计算四面体总表面积S。
最后使用公式R=abc/4S求解出外接球半径R。
以上是几种常见的求解外接球半径的方法，不同的几何体可能需要使
用不同的方法来求解。
在实际应用中，可以根据具体情况选择合适的方法来计算外接球半径。
多面体外接球半径常见的5种求法
多面体外接球半径常见得5种求法如果一个多面体得各个顶点都在同一个球面上,那么称这个多面体就是球得内接多面体,这个球称为多面体得外接球、有关多面体外接球得问题,就是立体几何得一个重点,也就是高考考查得一个热点。
研究多面体得外接球问题,既要运用多面体得知识,又要运用球得知识,并且还要特别注意多面体得有关几何元素与球得半径之间得关系,而多面体外接球半径得求法在解题中往往会起到至关重要得作用.知识回顾:1、球心到截面得距离d与球半径R及截面得半径r有以下关系２、球面被经过球心得平面截得得圆叫.被不经过球心得平面截得得圆叫3、球得表面积表面积S＝;球得体积V＝4、球心一定在过多边形(顶点均在球面上)外接圆圆心且垂直此多边形所在平面得垂线上方法一:公式法例１一个六棱柱得底面就是正六边形,其侧棱垂直于底面,已知该六棱柱得顶点都在同一个球面上,且该六棱柱得体积为,底面周长为３,则这个球得体积为。
解设正六棱柱得底面边长为,高为,则有∴正六棱柱得底面圆得半径,球心到底面得距离.∴外接球得半径。
、小结:本题就是运用公式求球得半径得,该公式就是求球得半径得常用公式.(R—球得半径;d—球心到球截面圆得距离,注意球截面圆通常就是顶点在球上多边形得外接圆;ｒ－顶点在球上多边形得外接圆得半径)方法二:多面体几何性质法例2已知各顶点都在同一个球面上得正四棱柱得高为4,体积为1６,则这个球得表面积就是( )A. B. Ｃ。
Ｄ。
解:设正四棱柱得底面边长为,外接球得半径为,则有,解得、∴。
∴这个球得表面积就是。
选C。
小结:本题就是运用“正四棱柱体(包括正方体、长方体)对角线得长等于其外接球得直径"这一性质来求解得、方法三:补形法例３:若三棱锥得三个侧面两两垂直,且侧棱长均为,则其外接球得表面积就是、解:据题意可知,该三棱锥得三条侧棱两两垂直,∴把这个三棱锥可以补成一个棱长为得正方体,于就是正方体得外接球就就是三棱锥得外接球、设其外接球得半径为,则有。
多面体外接球、内切球的半径求法
多面体外接球、内切球的半径的求法第一部分外接球方法一、公式法例1 一个六棱柱的底面是正六边形，苴侧棱垂直于底面，已知该六棱柱的顶点都在同—个球面上，且该六棱柱的体积为底面周长为3,则这个球的体和为8 ---------------------------------6x = 3<9 A VT 2 ——6 x —x ■解设正六棱柱的底面边长为x ,高为力，则有8 4二正六棱柱的底面圆的半径r 球心到底面的距离rf = —. /■外接球的半径R= J尸二护=1 .3小结君题是运网公式用=r:+d‘求球的半径旳,该公式是求球的半径的営同公式.方法二、多面体几何性质法例2已知各顶点都在同一个球面上的正四棱柱的高为4,体积为16,则这个球的表面积是A. 16^-B. 20^C. 24^D. 32穴解设正四棱柱的底面边长为工，外接球的半径为则有4x:=16.解得x = 2.•:= +2,+ 4’ =2忆二7?=亦…••这个球的表面积是亠了尺‘ =24^ •选C.小结本题是运同-正四技炷的朱对角线的长等于其外接球的宜径^这一性熨来求解的. 方法三、补行法例3若三棱锥的三个侧棱两两垂直，且侧棱长均为,则其外接球的表面积是解据题意可知，该三棱锥的三条侧棱两两垂直…•.把这个三棱锥可以补成一个棱长为d的正方体，于是正方体的外接球就是三棱锥的外接球.设苴外接球的半径为Q 则有(2尺)‘ =(>/1「+丨\/7「+(\/7「=9.二疋二?故其外接球的表面和S = 4^R: =9兀・小结一般地.若一个三陵锥的三条例祓两两垂直，且其良覽分别为队亠—则就牙以特这个三谡维补成一令枚方体.于是长方俸的依对筒贱的悅就是该三谡维的外接球的直徑设其外接球的半桎为乩则有2应二J/ +F +F .方法四、寻求轴截面半径法例4正四棱锥S-ABCD的底面边长利各侧棱长都为JT,点S、A, B y C. D都在同一球面上•则此球的体和为 _______ .解设正四棱锥的底面中心为O：,外接球的球心为O,如图3 所示•二由球的截面的性质，可得06丄平.又SO：丄平面/1ECD,二球心O必在SQ所在的直线上.■■- 4SC的外接圆就是外接球的一个轴截面圆，外接圆的半径就是外接球的半径.在ZUSC 中，由血= SC = Q AC = 2, ^SA2 +SC；= AC2r二AJSC是以JQ为斜边的RM■ ■ —= 1是外接圆的半径，也是外接球的半径.故4 =也*2 3小结檢拇题意、我们可以遶择聂佳商叟找出含有正愎锥超•圧元董的外接球的一个轴耘习王’二是该圜旳半径弐是斫文旳外茯球旳半逐,轧题炭厲蓟这呻退路是袄求三梭红歼接球半経的通解通法，该方法的实质就是逸过寻我外接球的一个轴截霽圆，从而把立体几何问瑟转化为平厨几何问题来研究.这釉竽价转化的数学魁想方法值得我们学习.方法五、确定球心位置法例5在矩形ABCD中，AB = 4,BC = i r沿卫C将矩形ABCD折成一个直二面角B-AC-D,则四面体ABCD的外接球的体积为125 125 125A.——広B.——広C*——才12 9 6D求该棱锥的外接球半径求该棱锥的外接球半径 ZDD((W)C(-bv5,0) 由平面知识得 B禅潯所以半径为R选+ (Zl_Z2)【例题】：已知在三A -BCD 中，貝Q 丄®4BCW ：由已知建立空间直角坐标系设球心坐标为O(x.y.z)则AO = BO = CO = DO :生空间两点间臣离公式知X 2+ v 2 +Z =(x-l): +O - 石)‘ +Z ^(0,0,0) 5(2,0,0) 根据勾股定瑾知.假设正四面体的边长为。
多面体外接球半径内切球半径的常见几种求法
多面体外接球、内切球半径常见的5种求法如果一个多面体的各个顶点都在同一个球面上，那么称这个多面体是球的内接多面体，这个球称为多面体的外接球•有关多面体外接球的问题，是立体几何的一个重点，也是 高考考查的一个热点•研究多面体的外接球问题，既要运用多面体的知识，又要运用球的知 识，并且还要特别注意多面体的有关几何元素与球的半径之间的关系 ，而多面体外接球半径的求法在解题中往往会起到至关重要的作用公式法多面体几何性质法解 设正四棱柱的底面边长为 x ,外接球的半径为 R ,则有4x 2 16 ,解得x 2.•2R J 22 22 42 2 46,R 76 •/这个球的表面积是 4 R 2 24 .选C.小结本题是运用正四棱柱的体对角线的长等于其外接球的直径”这一性质来求解的补形法例i 一个六棱柱的底面是正六边形,其侧棱垂直于底面，已知该六棱柱的顶点都在9同一个球面上，且该六棱柱的体积为 - 底面周长为3,则这个球的体积为解设正六棱柱的底面边长为x ,高为h ,则有986x 3,1x -, 翻2h2T xh, h .3.•'正六棱柱的底面圆的半径-,球心到底面的距离 2舟••外接球的半径R r 2d 2 1. V 球—3小结 本题是运用公式R 22 2r d 求球的半径的，该公式是求球的半径的常用公式例2已知各顶点都在同一个球面上的正四棱柱的高为 4 ,体积为16 ,则这个球的表面积是A.16B.20C.24D.32例3若三棱锥的三个侧棱两两垂直 ，且侧棱长均为讣3 ,则其外接球的表面积是 ___ .解 据题意可知，该三棱锥的三条侧棱两两垂直 ，二把这个三棱锥可以补成一个棱长为3的正方体，于是正方体的外接球就是三棱锥的外接球2L 2l 2 l 22 9设其外接球的半径为 R ，则有2R .3 .39；.R 2 -.4故其外接球的表面积 S 4 R 29 .小结一般地，若一个三棱锥的三条侧棱两两垂直，且其长度分别为a 、b 、c ,则就可以将这个三棱锥补成一个长方体 ，于是长方体的体对角线的长就是该三棱锥的外接球的 直径.设其外接球的半径为 R ，则有2R . a 2 b 2 c 2 .寻求轴截面圆半径法小结 根据题意，我们可以选择最佳角度找出含有正棱锥特征元素的外接球的一个轴截面圆，于是该圆的半径就是所求的外接球的半径.本题提供的这种思路是探求正棱锥外接球半径的通解通法，该方法的实质就是通过寻找外接球的一个轴截面圆，从而把立体几何例4正四棱锥S ABCD 的底面边长和各侧棱长都为2，点 S 、A B 、C 、D 都在同一球面上，则此球的体积为 _________ :解设正四棱锥的底面中心为 01,外接球的球心为 0 ,如图3 所示.•••由球的截面的性质，可得001 平面ABCD .又SO i 平面ABCD ，•球心0必在SO 所在的直线上.• ASC 的外接圆就是外接球的一个轴截面圆 ，外接圆的半径就是外接球的半径 在 ASC 中，由 SA SC 「2, AC 2，得 SA 2 SC 2 AC 2.ASC 是以AC 为斜边的Rt .AC21是外接圆的半径，也是外接球的半径.故V 球C问题转化为平面几何问题来研究.这种等价转化的数学思想方法值得我们学习确定球心位置法例5 在矩形ABCD 中，AB 4,BC 3，沿AC 将矩形ABCD 折成一个直二面角B ACD ，则四面体ABCD 的外接球的体积为解得 x 1A.竺12125B.-9 125C.-6 125D.-3解设矩形对角线的交点为 O ,则由矩形对角线互相平分，可知OA OB OC OD ./点0到四面体的四个顶点 A 、B 、C 、D 的距离相等, 即点0为四面体的外接球的球心 ，如图2所示.•••外接球的半径R 0A54 3 125.故V 球 R.选C.出现多个垂直关系时建立空间直角坐标系，利用向量知识求解设球心坐标为0(x, y, z)则AO BO CO DO ,由空间两点间距离公式知(x2)2 2 2 2 2 2 2x y z x y (z 2)x 2 y 2 z 2(x1)2 (y 、3)2 z 2C(3)正方体的外接球：正方体的八个顶点都在球面上，如图5，以对角面AA 1作截面图得，圆0为矩形AA i C i C 的外接圆，易得 R A i OD1C1D1.1 H < T所以半径为R 1( 33))12专结论】：空间两点间距离公式：PQ(X i X 2)2 (y i y 2)2 (z i Z 2)2四面体是正四面体外接球与内切球的圆心为正四面体高上的一个点 ，J 6根据勾股定理知，假设正四面体的边长为a 时，它的外接球半径为 一a4内切球的半径正方体的内切球设正方体的棱长为 a ，求(1)内切球半径；(2)外接球半径；(3)与棱相切的球 半径。
求外接球的半径的八种模型
求外接球的半径的八种模型介绍在几何学中，求解外接球的半径是一个常见的问题。
外接球是指完全包含一个立体形状的球，这个球的半径与这个形状的属性有关。
在这篇文章中，我们将讨论求解外接球半径的八种模型。
模型1：立方体立方体是指所有边长相等的长方体。
通过立方体的对角线长度可以求得外接球的半径。
半径 R = d / 2，其中 d 为立方体的对角线长度。
这公式也适用于正四面体。
模型2：正六面体正六面体的外接球半径 R 可以通过下列公式计算：R = √3s/2，其中 s 为正六面体边长。
这个公式也同样适用于正八面体和正十二面体。
模型3：正方体十二面体正方体十二面体可以看作是一个立方体的扩展形态。
可以使用下列公式计算外接球的半径：R = s√2/2，其中 s 为正方体十二面体的边长。
同样的公式也可以用于正八面体。
模型4：跨踞立方体所谓跨踞立方体是指一个立方体围绕着对角线进行了旋转。
这个形状的外接球半径可以使用下列公式计算：R = √3s，其中 s 为跨踞立方体的边长。
模型5：圆锥圆锥的外接球半径可以使用下列公式计算：R = √(h² + r²)，其中 h 是圆锥的高度，r 是底面的半径。
这个公式也适用于棱锥。
模型6：圆柱圆柱的外接球半径可以使用下列公式计算：R = √(h² + r²)，其中 h 为圆柱的高度，r 是底面的半径。
这个公式同样适用于棱柱。
模型7：三棱锥三棱锥是一个底面为三角形，侧面为三角形和三条棱的多面体。
外接球半径可以使用下列公式计算：R = abc/√(a＋b＋c)×(b＋c−a)×(c＋a−b)×(a＋b−c)其中 a、b、c 分别为三角形各边的边长。
模型8：平面多边形平面多边形的外接球半径可以使用下列公式计算：R = abc / 4 K，其中 a、b、c 分别为多边形的各边的边长，K 为多边形的面积。
总结通过这八种模型，我们可以求解出不同形状下的外接球半径。
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多面体外接球半径常见的5种求法
文/郭军平
如果一个多面体的各个顶点都在同一个球面上，那么称这个多面体是球的内接多面体，这个球称为多面体的外接球.有关多面体外接球的问题，是立体几何的一个重点，也是高考考查的一个热点.研究多面体的外接球问题，既要运用多面体的知识，又要运用球的知识，并且还要特别注意多面体的有关几何元素与球的半径之间的关系，而多面体外接球半径的求法在解题中往往会起到至关重要的作用.
公式法
例1 一个六棱柱的底面是正六边形，其侧棱垂直于底面，已知该六棱柱的顶点都在同一个球面上，且该六棱柱的体积为98
，底面周长为３，则这个球的体积为 . 解 设正六棱柱的底面边长为x ，高为h
，则有263,1,296,8
4x x x h h =⎧⎧=⎪⎪∴⎨⎨=⨯⎪⎪=⎩⎩ ∴正六棱柱的底面圆的半径12
r =
，球心到底面的距离2d =.
∴外接球的半径1R ==.43
V π∴=球. 小结 本题是运用公式222R r d =+求球的半径的，该公式是求球的半径的常用公式.
多面体几何性质法
例2 已知各顶点都在同一个球面上的正四棱柱的高为4，体积为16，则这个球的表面积是
A.16π
B.20π
C.24π
D.32π
解 设正四棱柱的底面边长为x ，外接球的半径为R ，则有2416x =，解得2x =.
∴2R R ==∴= .∴这个球的表面积是2424R ππ=.选C. 小结 本题是运用“正四棱柱的体对角线的长等于其外接球的直径”这一性质来求解的.
补形法
例3 若三棱锥的三个侧面两两垂直，
则其外接球的表面积是 . 解 据题意可知，该三棱锥的三条侧棱两两垂直，
∴把这个三棱锥可以补成一个棱长为.
设其外接球的半径为R ，则有(
)
222229R =
++=.∴294R =. 故其外接球的表面积249S R ππ==.
小结 一般地，若一个三棱锥的三条侧棱两两垂直，且其长度分别为a b c 、、，则就
可以将这个三棱锥补成一个长方体，于是长方体的体对角线的长就是该三棱锥的外接球的直径.设其外接球的半径为R
，则有2R =.
寻求轴截面圆半径法
例4 正四棱锥S ABCD -
，点S A B C D 、、、、都在同一球面上，则此球的体积为 .
解 设正四棱锥的底面中心为1O ，外接球的球心为O ，如图1
所示.∴由球的截面的性质，可得1OO ABCD ⊥平面.
又1SO ABCD ⊥平面，∴球心O 必在1SO 所在的直线上.
∴ASC ∆的外接圆就是外接球的一个轴截面圆，外接圆的半径就
是外接球的半径.
在ASC ∆
中，由2SA SC AC ===，得222SA SC AC +=.
∴ASC AC ∆∆是以为斜边的Rt . ∴12AC =是外接圆的半径，也是外接球的半径.故43
V π=球. 小结 根据题意，我们可以选择最佳角度找出含有正棱锥特征元素的外接球的一个轴截面圆，于是该圆的半径就是所求的外接球的半径.本题提供的这种思路是探求正棱锥外接球半径的通解通法，该方法的实质就是通过寻找外接球的一个轴截面圆，从而把立体几何问题转化为平面几何问题来研究.这种等价转化的数学思想方法值得我们学习.
确定球心位置法
例5 在矩形ABCD 中，4,3AB BC ==，沿AC 将矩形ABCD 折成一个直二面角B AC D --，则四面体ABCD 的外接球的体积为 A.12512π B.1259π C.1256π D.1253
π 解 设矩形对角线的交点为O ，则由矩形对角线互相平分，可知
OA OB OC OD ===.∴点O 到四面体的四个顶点A B C D 、、、的
距离相等，即点O 为四面体的外接球的球心，如图2所示.∴外接球的半径52R OA ==.故3412536V R ππ==球.选C. C
D A B S O 1
图3A O D B 图4。