正四面体的外接球半径的求法
四面体外接球的球心、半径求法
四面体外接球的球心、半径求法在立体几何中，几何体外接球是一个常考的知识点，对于学生来说这是一个难点，一方面图形不会画，另一方面在画出图形的情况下无从下手，不知道球心在什么位置，半径是多少而无法解题。
本文章在给出图形的情况下解决球心位置、半径大小的问题。
一、出现“墙角”结构利用补形知识，联系长方体。
【原理】：长方体中从一个顶点出发的三条棱长分别为c b a ,,，则体对角线长为222c b a l ++=，几何体的外接球直径R 2为体对角线长l 即2222c b a R ++=【例题】：在四面体ABCD 中，共顶点的三条棱两两垂直，其长度分别为3,61，，若该四面体的四个顶点在一个球面上，求这个球的表面积。
解：因为：长方体外接球的直径为长方体的体对角线长 所以：四面体外接球的直径为AE 的长 即：22224AD AC AB R ++=1663142222=++=R 所以2=R 球的表面积为ππ1642==R S二、出现两个垂直关系，利用直角三角形结论。
【原理】：直角三角形斜边中线等于斜边一半。
球心为直角三角形斜边中点。
【例题】：已知三棱锥的四个顶点都在球O 的球面上，BC AB ⊥且7=PA ，5=PB ，51=PC ，10=AC ,求球O 的体积。
解：BC AB ⊥且7=PA ，5=PB ，51=PC ，10=AC , 因为22210517=+ 所以知222PC PA AC +=所以 PC PA ⊥ 所以可得图形为： 在ABC Rt ∆中斜边为AC 在PAC Rt ∆中斜边为AC 取斜边的中点O ，在ABC Rt ∆中OC OB OA ==在PAC Rt ∆中OC OB OP ==所以在几何体中OA OC OB OP ===，即O 为该四面体的外接球的球心521==AC R 所以该外接球的体积为3500343ππ==R V【总结】斜边一般为四面体中除了直角顶点以外的两个点连线。
三、出现多个垂直关系时建立空间直角坐标系，利用向量知识求解 【例题】：已知在三棱锥BCD A -中，ABC AD 面⊥，︒=∠120BAC ，2===AC AD AB解：由已知建立空间直角坐标系)000(，，A )002(，，B )200(，，D (C设球心坐标为),,(z y x O 则DO CO BO AO ===,由空间两点间距离公式知222222)2(z y x z y x ++-=++ 222222)2(-++=++z y x z y x 222222)3()1(z y x z y x +-+-=++解得 1331===z y xACCy所以半径为3211331222=++=）（R 【结论】：空间两点间距离公式：221221221)()()(z z y y x x PQ -+-+-=四、四面体是正四面体处理球的“内切”“外接”问题与球有关的组合体问题，一种是内切，一种是外接。
3.4基本几何体之正四面体
基本几何体之正四面体设正四面体的棱长为a ，如下图1、侧面中线AM a =2、高线AH =3、外接球半径R =4、内切球半径12r a =5、对棱距离（BC 与AD 两异面直线的距离）2EF a =其中E 、F 为相应中点，EF 既垂直于BC 又垂直于AD6、AC 垂直BD 、AB 垂直CD 、AD 垂直BC （实际所有正三棱锥都有这个结论，正四面体是特殊的正三棱锥）注1：外接球与内切球半径的求法首先在正四面体中，外接球与内切球的球心是合一的，而且必须在高线AH 上，设球心为O ，外接球半径为R ，内切球半径为r ，而且H 必是一个切点。
如下图所示则有222r R AH R r BH ⎧+==⎪⎨⎪+=⎩又H 还是BCD的重心，有2233BH BM ===因此解222r R a R r ⎧+=⎪⎪⎨⎫⎪+=⎪⎪⎪⎝⎭⎩，即可求得R 与r注2：对棱间距的求法将正四面体放在正方体中讨论（以后会经常这样子做）。
只要在正方体中取不相邻的四个顶点就构成了正四面体。
如下：显然EF等于正方体的棱长，即2a例1 （05年北京）在正四面体P —ABC 中，D 、E 、F 分别是AB 、BC 、CA 的中点，下面四个结论中不成立的是（C ）解析：如下图，做出PO为该四面体的高线，O必在AE上。
A：BC//DF可以得到BC//面PDF，对B：PO DFDF PAEAE DF⊥⎫⇒⊥⎬⊥⎭面，也对C：PO显然不在面PDF中，因此面PDF垂直面ABC不可能D：PO在面PAE内，因此面PAE与面ABC垂直要解此题，必须对正四面体的性质十分熟练。
如O必落在AE上，且O必不在DF上。
因为必有O为ABC的重心。
2=3AO AE，而EF为中位线，所以O必不在EF上。
四面体外接球的球心、半径求法(经典)
四面体外接球的球心、半径求法在立体几何中，几何体外接球是一个常考的知识点，对于学生来说这是一个难点，一方面图形不会画，另一方面在画出图形的情况下无从下手，不知道球心在什么位置，半径是多少而无法解题。
本文章在给出图形的情况下解决球心位置、半径大小的问题。
第一节 原理部分一、出现“墙角”结构利用补形知识，联系长方体。
【原理】：长方体中从一个顶点出发的三条棱长分别为c b a ,,，则体对角线长为222c b a l ++=，几何体的外接球直径R 2为体对角线长l 即2222c b a R ++=【例题】：在四面体ABCD 中，共顶点的三条棱两两垂直，其长度分别为3,61，，若该四面体的四个顶点在一个球面上，求这个球的表面积。
解：因为：长方体外接球的直径为长方体的体对角线长 所以：四面体外接球的直径为AE 的长 即：22224AD AC AB R ++=1663142222=++=R 所以2=R 球的表面积为ππ1642==R S二、出现两个垂直关系，利用直角三角形结论。
【原理】：直角三角形斜边中线等于斜边一半。
球心为直角三角形斜边中点。
【例题】：已知三棱锥的四个顶点都在球O 的球面上，BC AB ⊥且7=PA ，5=PB ，51=PC ，10=AC ,求球O 的体积。
解：BC AB ⊥且7=PA ，5=PB ，51=PC ，10=AC , 因为22210517=+ 所以知222PC PA AC += 所以 PC PA ⊥ 所以可得图形为： 在ABC Rt ∆中斜边为AC 在PAC Rt ∆中斜边为AC 取斜边的中点O ，在ABC Rt ∆中OC OB OA == 在PAC Rt ∆中OC OB OP ==所以在几何体中OA OC OB OP ===，即O 为该四面体的外接球的球心521==AC R 所以该外接球的体积为3500343ππ==R V【总结】斜边一般为四面体中除了直角顶点以外的两个点连线。
正四面体外接球公式
正四面体外接球公式
正四面体外接球，也叫正四面体旋转体，是一种数学上的几何体，是由单一晶体构成的固体物质，也是数学上的重要几何体之一。
正四面体外接球的公式成为正四面体外接球公式，它是一种用来确定正四面体外接球的体积和表面积的公式。
正四面体外接球公式中的前提条件是正四面体是一种球体，它由六个正四面体面构成，六个面相互接触，相互垂直。
正四面体外接球的公式计算非常简单，可以用来计算正四面体的表面积和体积。
正四面体外接球公式的具体形式如下：V=√2r3/3，其中V表示正四面体外接球的体积，r表示正四面体外接球的半径。
在计算正四面体外接球体积时，我们只需要计算出外接球半径，然后代入公式中就可以计算出外接球的体积。
正四面体外接球半径可以通过一个简单的公式来计算：r=a√3/6，其中a表示正四面体每个面的边长。
正四面体外接球公式不仅可以用来计算外接球的体积，而且还可以用来计算外接球的表面积，表面积的公式如下：S=4πr2，其中S 表示外接球的表面积，r表示外接球的半径。
要计算出表面积，只需要把外接球半径代入公式中就可以得出外接球的表面积。
在数学和计算机科学中，正四面体外接球的应用非常广泛，它可以用在很多不同的领域中。
比如在计算机中，正四面体外接球可以用来表示物体的大小，控制物体的移动，同时用来判断两个物体是否在特定距离内。
此外，正四面体外接球的体积和表面积公式在几何学和
微积分中也有着广泛的应用。
正四面体外接球公式是一种非常有用的工具，可以根据不同的计算要求来高效率地计算出正四面体外接球的体积和表面积。
同时，它也有着广泛的应用，可以用在计算机科学，几何学和数学上的不同领域中。
正四面体外接球半径公式
一.正四面体外接球半径公式是什么？
答：R=（√6）a/4。
a为正四面体的棱长。
设正四面体的棱长为a,求其外接球的半径.设正四面体V-ABC,D为BC的中点,E 为面ABC的中心,外接球半径为R,则AD=（√3）a/2,AE=2/3*AD=（√3）a/3.在Rt△VAE中,有VE^2=VA^2-AE^2=a^2-a^2/3=(2a^2)/3,VE=(√6)a/3。
在Rt△AEO中,有AO^2=AE^2+OE^2=R^2+(VE-R) ^2,即R^2=a^2/3+[(√6)a/3-R] ^2,可解得：R=（√6）a/4.另外,我们也可以先求出OE,因为OE恰好是四面体的内切球的半径r。
利用等积法可求得r.设四面体的底面积为S,则1/3*S*（R+r）=4*1/3*S*r,可得r=R/3.于是在Rt△AEO中,有R^2 = AE^2+r^2=a^2/3+R^2/9,从而得R=（√6）a/4。
扩展资料：
正四面体的性质：
1、正四面体的四个旁切球半径均相等，等于内切球半径的2倍，或等于四面体高线的一半。
2、正四面体的内切球与各侧而的切点是侧I面三角形的外心，或内心，或垂心，或重心，除外心外，其逆命题均成立。
3、正四面体的外接球球心到四面体四顶点的距离之和，小于空间中其他任一点到四顶点的距离之和。
4、正四面体内任意一点到各侧面的垂线长的和等于这四面体的高。
5、对于四个相异的平行平面，总存住一个正四面体，其顶点分别在这四个平面上。
简单几何体的外接球和内切球的半径的求法
简单几何体的外接球和内切球半径的求法1、正方体若正方体的棱长为a ，则其外接球半径为 ，内切球半径为 ，棱切球半径为 球心全是正方体的体对角线的交点32a 12a 22a例：一个正方体的顶点都在球面上，它的棱长是a cm ，求球的体积．解：该球是正方体的外接球，球心到正方体各顶点的距离相等，因此球心是正方体的体对角线的交点，球的直径是正方体的体对角线长设球的半径为R ，a R a R 2332==得则)(23)23(34343333cm a a R πππ==∴球的体积为若一个多面体的各顶点都在一个球的球面上，则称这个多面体是这个球的内接多面体，这个球是这个多面体的外接球。
外接球的球心到多面体各顶点的距离均相等。
例：将一个棱长为6cm 的正方体铁块磨制成一个球体零件，求可能制作的最大零件的体积。
解：这个最大的球体是正方体的内切球，球心到正方体各个面的距离相等，因此球心是正方体的体对角线的交点，球的直径是正方体的棱长设球的半径为R ，则2R =6，得R =3)(3633434333cm R πππ=⨯=∴最大零件的体积为若一个多面体的各面都与一个球的球面相切， 则称这个多面体是这个球的外切多面体，这个球是这个多面体的内切球。
内切球的球心到多面体各面的距离均相等。
⑴正方体的内切球直径＝⑵正方体的外接球直径＝⑶与正方体所有棱相切的球直径＝探究 若正方体的棱长为a ，则a3a2a右图，红色球是正方体的棱切球棱切球的球心到正方体各条棱的距离相等，因此球心是正方体的体对角线的交点，球的直径是正方体的面对角线的长2、长方体若长方体的长、宽、高分别为a、b、c，则其外接球半径为球心是长方体的体对角线的交点222 1+2a b c例：有一个球与长方体的面相切，这个球的最大直径是多少？长方体的长、宽、高中的最小者例：一个长方体的各顶点均在同一个球的球面上，且一个顶点上的三条棱的长分别为1,2,3，则此球的表面积为____________若一个多面体的各顶点都在一个球的球面上，则称这个多面体是这个球的内接多面体，这个球是这个多面体的外接球。
几何体外接球常用结论及方法(如何求几何体的外接球半径)
几何体外接球常用结论及方法(如何求几何体的外接球半径)几何体的外接球是一个常见的问题，其中有一些常用的结论和方法：1.对于三棱锥P-ABC，如果PA垂直于PB和PC，则该三棱锥的外接球半径2R可以用公式2R=PA²+PB²+PC²求得。
2.对于等边三角形，其外接圆的半径等于连长的1/3倍。
3.直角三角形的外接圆半径等于斜边的一半。
4.对于一般的三角形ABC，可以用正弦定理求得外接圆半径R，而内切圆的半径r可以用海龙公式S=Cr求得。
5.如果已知三棱锥P-ABC中PA=a，且△ABC的外接圆半径为r，则该三棱锥的外接球半径2R可以用公式2R=2r+a²求得。
6.正方体的外接球、内切球和棱切球的直径分别为正方体的体对角线长2R=3a、棱长2R=a和面对角线长2R=2√2a。
7.对于四面体P-ABC，如果∠APC=90°且∠ABC=90°，则该四面体的外接球直径为AC。
8.对于正三棱锥V-ABC，可以用射影定理求得其外接球半径，即VA²=h(2R-h)。
9.对于正四面体，其高h=2/3√2a，外接球半径和内切球半径均为a。
10.对于有内切球的多面体，其内切球半径可以用公式V=Sr/3求得。
11.如果三棱锥A-BCD中的面ABD和面BCD互相垂直且其外接圆半径分别为r1和r2，公共棱BD的长度为a，则该三棱锥的外接球半径2R可以用公式2R=2r1+2r2-a²/2√(r1²+r2²)求得。
的公共弦AD和BC的垂线，分别交于点E和F。
连接OE和OF，则OE=OF=R，且OE和OF分别是三棱锥P-ABC 和A-BCD的外接球的直径。
由于三棱锥P-ABC和A-BCD的外接球是重合的，因此它们的直径相等，即2R=2r1+2r2-a。
对于三棱锥P-ABC，已知面PAC与ABC所形成的二面角为θ（θ<θ≤90°），且已知ΔPAC和ΔABC的外接圆的半径分别为r1，r2，AC=a，则该棱锥的外接球半径R满足：left(2R+2\cos\theta\right)\left(R-r_1\right)\left(R-r_2\right)=2\left(r_1+r_2\right)^2-4\left(r_1-r_2\right)^2\cos^2\frac{\theta}{2}$这个公式可以通过对三棱锥P-ABC和A-BCD的共面直角投影，推导出它们的公共弦长等于$\sqrt{a^2+\left(r_1+r_2\right)^2-2r_1r_2\cos\theta}$。
几何体外接球半径常见的求法
多面体外接球、内切球半径的求法 与球有关的问题，一种是内切，一种是外接。
作为这种特殊的位置关系在高考中也是考查的重点，但同学们又因缺乏较强的空间想象能力而感到模糊。
解决这类题目时要认真分析图形，明确切点和接点的位置及球心的位置，画好截面图是关键，可使这类问题迎刃而解。
一：定义1：若一个多面体的各顶点都在一个球的球面上，则称这个多面体是这个球的内接多面体， 这个球是这个多面体的外接球。
定义2：若一个多面体的各面都与一个球的球面相切， 则称这个多面体是这个球的外切多面体， 这个球是这个多面体的内切球。
注：1、内切球球心到多面体各面的距离均相等，外接球球心到多面体各顶点的距离均相等。
2、正多面体的内切球和外接球的球心重合。
正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体、正二十面体3、正棱锥的内切球和外接球球心都在高线上，但不重合。
4、基本方法：构造三角形利用相似比和勾股定理。
5、体积分割是求内切球半径的通用做法。
r S V 表31= 练习：设△ABC 的三边长分别为a ，b ，c ，△ABC 的面积为S ，内切圆半径为r ，则cb a S r ++=2，类比这个结论：四面体S —ABC 的四个面的面积分别为S 1，S 2，S 3，S 4，内切球半径为R ，四面体S —ABC 的体积为V ，则R 等于（ ）A ．4321S S S S V +++B ．43212S S S S V +++C ．43213S S S S V +++D ．43214S S S S V +++ （等体积法：()R S S S S V V V V V SBC O SAC O SAB O ABC O ⨯+++=+++=----432131，所以43213S S S S V R +++=．） 二：1、球的表面积公式 ，球的体积公式 。
2、球的截面性质：截面圆的半径r 与球心到截面的距离d 和球的半径R 的关系是 。
例1.(1)．用与球心距离为2的平面去截球，所得的截面面积为π，则球的体积为（ ）A ．320πB ．3520π C ．π520 D ．3100π （2）在球心同侧有相距cm 9的两个平行截面，它们的面积分别为249cm π和2400cm π．求球的表面积． （3） 球面上有三点A 、B 、C 组成这个球的一个截面的内接三角形三个顶点，其中18=AB ，24=BC 、30=AC ，球心到这个截面的距离为球半径的一半，求球的表面积．（4）已知H 是球O 的直径AB 上一点，AH ∶HB ＝1∶2，AB ⊥平面α，H 为垂足，α截球O 所得截面的面积为π，则球O 的表面积为________．(5)．过球的一条半径的中点，作垂直于该半径的平面，则所得截面的面积与球的表面积的比（ ）A ．316B ．916C ．38D ．932（6）棱长为1的正方体1111ABCD A BC D -的8个顶点都在球O 的表面上，E F ，分别是棱1AA ，1DD 的中点，则直线EF 被球O 截得的线段长为（ ）A ．22 B ．1 C ．212+ D ．2[（7）如图，有一个水平放置的透明无盖的正方体容器，容器高8cm ，将一个球放在容器口，再向容器内注水，当球面恰好接触水面时测得水深为6cm ，如果不计容器的厚度，则球的体积为( )A 、500π3cm 3B 、866π3cm 3C 、1372π3cm 3D 、2048π3cm 3(8)已知正三角形C AB 三个顶点都在半径为2的球面上，球心O 到平面C AB 的距离为1，点E 是线段AB 的中点，过点E 作球O 的截面，则截面面积的最小值是（ ）A ．74π B ．2π C ．94π D ．3π 三：平面图形外接圆半径的求法a 、直角三角形的外接圆半径b 、等边三角形的外接圆半径c 、三角形外接圆半径的公式（正弦定理）d 、矩形的外接圆半径e 、是不是任何平面四边形都有外接圆（内对角互补的平面四边形有外接圆）f 、若平面四边形有外接圆，则求其中三点构成的三角形的外接圆即可（正弦定理）g 、三角形ABC 中，角A,B,C 的对边分别为a,b,c ，则正弦定理：r Cc B b A a 2sin sin sin === 余弦定理： abc b a C ac b a c B bc a c b A 2cos ;2cos ;2cos 222222222-+=-+=-+= 练习： 平面四边形ABCD 中，AB=1，AD=3，∠BAD=60º,AB ⊥BC,AD ⊥CD,则四边形ABCD 外接圆的半径r= . 四：几个结论1、空间四边形OABC 中，若0A=0B=0C,在O 在平面ABC 内的射影是△ABC 的 心。
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正四面体的外接球半径的求法
正四面体是一种比较灵活的多面体，而球又是高中教材中唯一保留下来的旋转体，此两种几何的组合无疑有着特殊的意义。
现把求四面体外接球的半径的几种方法总结如下，本人认为很有代表意义，希望它对高三备考的师生能有启发作用。
如右图：已知正四面体A BCD -，H 为底面的中心，O 为外接球的球心，设棱长为a ，外接球半径为R ，内切球半径为r ，试求R.
方法一：易知R+r=AH=63a ，由等积法得： A BCD O ABC O BCD O CDA O DAB V V V V V -----=+++ 所以：
11433BCD BCD AH S r S ∆∆⋅=⋅⋅ 故14r AH =,34
R AH = 所以 64
R a =.
方法二：如图AHM BNM ∆≅∆所
HM ON AM OA =，即13r R =,又由6a 可得 64R a =
.
方法三：
如图设延长AH 交球面上一点K,则AK=2R,在直角三角形ABK 中由射影定理得2AB AH AK =⋅ 即2623a a R =⋅ 故得64
R a =. 方法四：如图正四面体可补成一个边长为22
a 的正方体，显然正方体的外接球即为正四面体的外接球，而23(
)22a R =故可得64R a =.
小结：此四种方法立体交叉，思想性、艺术性各有千秋，对培养学生的空间想象能力以及综合解题能很有帮助。