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高中数学 | 内切球与外接球

 黄河清 2022-03-11

立体几何是高考的必考章节,一道大题(12分),两道小题(10分),其中小题主要考查三视图与球的切接问题。随着高考改革,删除了三视图,球的切接问题便成了高考立体几何中的最热门考法。

一、内切球与外接球半径求法原理

1、内切球

①平面中三角形的内切圆半径

②空间图形的内切球半径:

从平面推广到空间,以三棱锥为例,如图

2、外接球

①平面中三角形外接圆圆心及外接圆半径:

由外接圆定义可得,外接圆圆心为各边垂直平分线的交点。这里只需要作两条边的垂直平分线可得交点即为外接圆圆。连接圆心与顶点,圆心到各个顶点的距离皆为半径。如图

②空间图形的外接球球心及半径

从平面推广到空间,可作两个平面的“垂直平分线”交点为球心O,球心到每个顶点的距离皆为半径。具体来说,平面的“垂直平分线”作法为:先找出该平面的外接圆圆心,过圆心作该平面的垂线。以长方体为例,如图

从上述过程也可看出,许多空间图形是无外接球的。第一,空间图形中有平面不能作外接圆的图形无外接球,如有平面为一般的平行四边形则无外接球(四点共圆的条件为对角互补);第二,“垂直平分线”不能相交于一点的不能作外接球,如斜棱柱。下面介绍几种可作外接球的特殊图形。

二、特殊图形的外接球球心及半径

结语

结语:对于大部分图形来说,是没有内切球与外接球的,所以该类题型大多为特殊图形,特别是上述几种类型的外接球类型都是常考类型,从原理出发,作出球心,计算出球心到顶点的距离为半径即可。当然还有一些其它类型,且听下回分解。

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