空间几何体的外接球与内切球 (几何体内切球公式及解题技巧)

一、真题展示

1.(2021·全国甲卷)已知A,B,C是半径为1的球O的球面上的三个点,且AC⊥BC,AC=BC=1,则三棱锥O -ABC的体积为 ( A )

A.      B.    C.      D.

2.(2020·全国Ⅱ卷)已知△ABC是面积为的等边三角形,且其顶点都在球O的球面上.若球O的表面积为16π,则O到平面ABC的距离为 ( C )

A. B. C.1 D.

3.(2020·天津高考)若棱长为2的正方体的顶点都在同一球面上,则该球的表面积为 ( C )

A.12π B.24π C.36π D.144π

4.(2020·全国Ⅲ卷)已知圆锥的底面半径为1,母线长为3,则该圆锥内半径最大的球的体积为________.

二、解法探究

方法一 直接法(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_____ ___.

几何体内切球外接球问题,空间几何外接球解法

方法二 构造法(补形法)

角度一 构造正方体

【例2】 如图,已知球O的球面上有四点A,B,C,D,DA⊥平面ABC,AB⊥BC,DA=AB=BC= ,则球O的体积等于___ _____.

几何体内切球外接球问题,空间几何外接球解法

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度二 构造长方体

【例3】 如图,边长为2的正方形ABCD中,点E,F分别是AB,BC的中点,将△ADE,△EBF,△FCD分别沿DE,EF,FD折起,使得A,B,C三点重合于点A′,若四面体A′-EFD的四个顶点在同一个球面上,则该球的半径为_____ ___.

几何体内切球外接球问题,空间几何外接球解法

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方法三 寻求轴截面圆半径法

【例4】 正三棱锥A-BCD内接于球O,且底面边长为 ,侧棱长为2,则球O的表面积为________.

方法四 确定球心位置法

【例5】 已知三棱锥的四个顶点都在球O的球面上,AB⊥BC且PA=7,PB=5,PC= ,AC=10,则球O的体积为________.

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