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外接球与内切球半径

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外接球与内切球半径_第1页
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外接球半径:1. 如上图,圆柱、直三棱柱AiBiCi-ABC、三棱锥Ai-ABC、四棱锥Ai-BiCiCB的外接球都是同一个球,外接球半径均为:其中:「为圆柱底面半径,h为圆柱的高同时,圆柱两底面分别为△ AiBiCi 和AABC的外接圆,由此可得出如下结论:(1)圆柱的外接球半径为:R =卫 + ( )2其中:「为圆柱底面半径,h为圆柱的高2)直三棱柱ABG-ABC的外接球半径为其中:「为三棱柱底面三角形外接圆半径,h为棱柱的高3)有一条棱与底面垂直的三棱锥Ai-ABC的外接球半径为:其中:「为棱锥底面三角形外接圆半径,h为与底面ABC垂直的棱AiA的 长度4)有一侧面与底垂直(侧面AiBiCi丄底面BiCiCB)且底面为矩形的棱锥Ai- BiCiCB的外接球半径为:hR =寸2 + ()2其中:「为棱锥中与底面垂直的侧面厶AiBiC外接圆的半径,11为与侧面AiBiCi垂直的矩形的边的长度注:三角形外接圆半径可由正弦定理推导,即sin sin sin其中,r为三角形外接圆半径2. 正三棱锥:以棱长为a的正三棱锥外接球半径推导为例:对于棱长为 a的正三棱锥,其外接球如图:过A作A0】丄底面BCD 则0】为Z\BCD的外接 圆 圆心,DE为BC边中线、且三棱锥圆心0在A 0i上°在等边厶巳。

中,DE=“故DON =也在RtAAD 0】中,A 0日2・/ =因0为球心,故0D二0A二R由DOi2+OOi2=DO2 可得:弋3 76(7 )2+(7 .)2 =2解得:R=3. 正四棱锥:正四棱锥的外接球球心也在底面正方形对角线交点与顶点连 线上,同正三棱锥外接球球心半径推导过程可得:棱长为a的正四棱锥,其外接球半径为注:棱长为a的正四棱锥的高为边,故正四棱锥的外接球球心即为底面 正方形对角线交点4 •长方体:长方体外接球的球心为其体对角线的中点对于长宽高分别为a.b.c的长方体,其外接球半径为:2特别地:对于正方体,其长宽高均为a,故其外接球半径为R=^23注:对于一般几何体可建立直角坐标系,根据球心到各顶点距离相等建立 方程组求解二、内切球半径1・正方体:正方体内切球球心位于其体对角线中点处,对于边长为a的正方体,其内切球半径R=22.正三棱锥:正三棱锥内切球球心到各面距离均为R (R为内切球半径),故以内切 球 球心为顶点,各面为底面将其分成4个三棱锥其中3个以侧面 为底的三棱锥体积相同,当棱长均为a时,分成的4个三棱锥体积均 相同)对于边长为a的正三棱锥,各面均为边长为a的正三角形,内 切球球心到各面距离均为R,故由分成的小三棱锥体积和等于正三棱锥体积可得:11 xSxRx4 = xxh33其中,S为正二棱锥各面面积,h为正二棱锥的高且心6-76R-123•正四棱锥:推导方法同正三棱锥内切球半径推导一样,以内切球球心 为顶点,各面为底面将正四棱锥分成4个体积相等的三棱锥和一个四 棱锥。

其中4个以侧面为底的三棱锥体积相同)侧面面积为 1 = 1 X 2 x sin 60° = 73 224底面面积为2 = 2故由体积不变得:111X 1 X X 4 + X 2 X = !3 X 2 X h 其中,h为正四棱锥的高,且h =、'2R=呼4. 直三棱柱:直三棱柱内切球在底面投影为底面三角形的内切圆,故直三棱柱内切球半径R等于底面三角形内切圆半径r,又因为内切球到上下底面距离相等且都为R,故仅有满足h=2r的直三棱柱有内切球,其中,h为直棱柱的高三角形内切圆半径求法如下:如图,设三角形三边长分别为a.b.c,其内切圆圆心为O,以O为顶点,3边为底边将其分成3个三角形,由于O点到三边 距离均为r 5故三个三角形的高均为r 由面积不变得:X ( + + ) X =22盘 =(++)其中,S为三角形面积5•圆柱:和直三棱柱类 其内切球半径R等于底面半径r,且仅有足高h=2r的圆柱有内切球。

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