白癜风怎么办 http://m.39.net/pf/a_5214847.html原题
原题:已知球O是正三棱锥A-BCD的外接球,BC=3,AB=2√3,点E在线段BD上,且BD=3BE,过点E作球O的截面,则所得截面中面积最小的截面圆的面积是?
图一
要想解答这道题,主要要知道:过点E作球O的截面,什么时候所得的截面面积最小?
截面与OE垂直时截面最小
想要在找到过点E作球O的最小截面,就要找到该圆面的最小直径。在所有的与OE相交的直线中最短的直线就是OE垂直平分的弦,以这个弦为直径则所得截面最小,即这个圆面恰是以E为圆心的圆面。
所以只要求出OE垂直平分的弦,再根据圆面积公式就可以计算出最小截面的面积。
求出OE垂直平分弦的大小
要想求出OE垂直平分弦的大小,就要先画出图形,如图二:
图二
其中O1是正三棱锥底面积的外心,因为正三棱锥的底面积是正三角形,所以O1既是外心也是重心也是内心,也是O的投影,O是球心,连接O1D,O1E,OD,OE。三角形各个心的汇总以及性质的证明过程
因为BC=3,所以得出O1D=√3。
因为AB=AD=2√3,所以在直角三角形ADO1中根据勾股定理有O1A=3。
在直角三角形ODO1中根据勾股定理有OD^2=O1O^2+O1D^2,设球半径为R,则有R^2=(3-R)^2+3,解得出R=2。
在三角形O1DE中,根据余弦定理得到O1E^2=DE^2+O1D^2-2O1D·DEcos∠O1DE,解得到O1E=1。
在三角形OO1E中,根据勾股定理得到OE=√2.
图三
如图三中在直角三角形OEF中,根据勾股定理求出EF=√2,即过点E作球O的最小截面的半径为√2。最后根据圆面积公式就可以求出过点E作球O的最小截面的面积。
具体做法
第一步,找到过点E作球O的最小截面时的条件。
第二步,求出OE和求半径的大小。
第三步,求出结果。
具体详细步骤如图四:
图四
最后得出最小截面的面积为2π。
总结
这道题主要考察的是空间想象能力以及圆和圆上弦的运用。与圆的直径相交固定点的弦中,被直径垂直平分的弦最短;与球的直径有固定的相交点的圆面,当球直径垂直的圆面时,该圆面的面积最小。
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