【摘 要】 多面體外接球問題求解的關鍵在于確定外接球球心的位置,一般可以通過外心垂線交點法、坐標法、特殊模型法等途徑進行確定.
【關鍵詞】 外接球;球心;立體幾何;長方休;直棱柱
球與多面體的外接關系是空間中一種比較特殊的位置關系,因為較難畫出直觀圖形而使得問題變得抽象難懂,故而多面體的外接球問題常常成為考察空間想象能力的重要載體,能全方位、多角度、深層次地考察學生的直觀想象素養(yǎng).實際上,解決此類問題的關鍵在于準確確定外接球球心的位置,我們無須畫出外接球,即可準確、有效地定位球心.本文將分別運用外心垂線交點法、坐標法與特殊模型法等三種辦法來揭開外接球球心的秘密.
1 外心垂線交點法:但知截面圓心在,兩條垂線定球心
在平面幾何中,根據(jù)圓的垂徑定理,圓心與弦中點的連線垂直于弦,故而過兩條弦中點分別作這兩條弦的垂線,這兩條垂線的交點就是圓心.類似地,在立體幾何中,球的截面性質告訴我們,球心與截面圓心的連線垂直于截面,因而過兩個截面圓圓心分別作這兩個截面的垂線,其交點即為球心.我們知道,多面體的任一表面多邊形的外接圓都是其外接球的一個截面,此截面圓圓心即表面多邊形的外心.在確定外接球球心位置時,只需要選取多面體的某兩個表面,分別過其外心(即截面圓圓心)作此平面的垂線,這兩條垂線的交點即為多面體外接球的球心.
從以上10例的分析可以看出,不論是外心垂線交點法、坐標法,還是特殊模型法,在求解外接球問題時,其關鍵一步是認清多面體的結構特征.能否準確把握的多面體結構特征,直接決定著解題的成敗.因此,對于一個具體的多面體外接球問題,到底應該選用什么樣的解題策略與方法,依賴于我們對其模型識別的結果.
作者簡介 朱賢良(1981—),男,安徽樅陽人,高級教師,主要從事中學數(shù)學教育與考試研究,獲市級骨干教師、先進教研個人等榮譽稱號,近十年在《中學數(shù)學雜志》《中學數(shù)學教學參考》等期刊發(fā)表教學研究論文一百多篇.