阿波罗尼斯球+余弦定理+射影定理(一道较难的立体几何题)

文摘   2025-01-04 18:40   江苏  

阿波罗尼斯球+余弦定理+射影定理(一道较难的立体几何题)

一、题目

热身练第13题,全班有19人做出来,主要是这个模型不熟悉.

是半径为 3 的球体 表面上两定点,

,球体 表面上动点 满足

则点 的轨迹长度为 ?

二、解法

此题需要分为几步来解决.

第一步:

搞清楚两点的位置关系,即弄清楚题目中这句话的意思:

是半径为 3 的球体 表面上两定点,

这个任务很简单,

如上图,显然,可以得到,

第二步:搞清楚动点的轨迹是什么?

即弄清楚题目中这句话的意思:

球体 表面上动点 满足

一方面,动点在球的表面上,

另一方面, 满足

这很熟悉,联想到阿波罗尼斯圆,

实际上,放在空间中,就是阿波罗尼斯球的表面;

如下图:

的轨迹是以为直径的球的表面(球心为),

其中点在直线上,

分别是线段的内分点和外分点,

满足:,

平面的视图如下:


这样的话,动点就是两个球面的交线,显然是圆,

如下图,就是图中绿色的圆,

接下来是最后一步,求这个圆的半径,进而求出周长.

如下图,在中,由余弦定理可得:

,

,

同时,也要特别注意,此题数据很凑巧,

中,小球半径,大球半径,

加之已经计算出,

显然,是直角三角形,

最后一步,动点的轨迹,也就是绿色的圆

半径可放在直角三角形中来求;

如下图:

由算两次思想带来的等积法,容易求得:,

周长为.

三、反思

1.作图要相对精准,计算才能不混乱,这个要求较高;

2.此题求出两个球心之间的距离,至关重要;

3.由于数据比较凑巧,此题的计算量也不算很大.


学习思考思考学习
学习如何思考,思考如何学习!而困而知,而勉而行!
 最新文章