综合法+紧扣外接球的定义+空间直角坐标系法(周练中一道错误较多的立体几何题,建系运算建奇功)

文摘   2024-12-30 20:03   江苏  

综合法+紧扣外接球的定义+空间直角坐标系法(周练中一道错误较多的立体几何题,建系运算建奇功)

一、题目

周练中错误较多的一道题,一道多选题中的D选项

在棱长为 2 的正方体 中,

的中点, 下列说法正确的是?

D. 三棱锥 外接球的半径为

二、解法

解法1:综合法+紧扣外接球的定义

三棱锥外切球的球心,到四个定点的距离相等,

首先来看这三个点.

到这三个点的距离相等的点的轨迹是可以分两步作出:

第一步:先作的外心,

第二步:过作平面的垂线

因为为正三角形,

显然与体对角线重合,

如法炮制,作出先作的外心,

作平面的垂线

这样就找到了三棱锥外切球的球心

实际上,我们很容易发现,都在对角面中,

最终的计算应该在对角面中进行,

在此之前,我们先算出的长度,

将平面抽出来,中的命令叫做:

创建平面视图

如上图:设,则在中有:

,计算得:,

此时,再来看对角面的平面视图,

很容易计算出点到距离的一半,

由等积法很快计算出,

最终计算出:外接球的半径

解法2:建系坐标运算


如图,分别以轴建立如上图所示空间直角坐标系,

由解法1可知三棱锥外切球的球心在正方体的体对角线上,

可设

请思考一下,为什么能这样设?

再由可得:

计算可得:,进而可得:外接球的半径.

三、反思

1.按照常规,这种问题的解决办法应该是综合法,参考答案上提供的也确实是综合法;

2.此题使用空间直角坐标系来计算,很有优势,也是很有意思了;

3.建系的时候,也很讲究,若选为坐标原点,也可计算,但是比选用坐标原点的解法2稍微麻烦一点,

虽然计算量也不算是很大,但是临场应试时间宝贵,在保证正确的前提下,哪种方法快就应该选用哪种方法,况且,这还是一道选择题,无需展示过程,只需结果正确;

4.作辅助线、辅助面的过程就是思考的过程,紧扣定义去思考,去作图,才能迅速打开思路,找到正确方法.


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