内容正文:
同学们,今天我们来讲一道利用空间向量来解决或接球的问题。我们知道在实际的解题过程当中,只要遇到空间几何体的外接球和内切球问题,很少有同学利用空间向量也就是间隙的方法去做。实际上在有一些题目中,如果说你没有解题思路或者辅助线,你根本就想不到我们用间隙的方法做也是可以的。你比如说这道题我们选的非常的经典,你可以将视频暂停一下,看一看能不能做出来。等一下我会用另外一个视角给大家来讲一下,这道题就是利用间隙的方法去做好。我们先把这道题审一下,在三棱锥PABC中,PAC等于角,PABAC等于两倍的,AB等于4,PA等于PB等于根号2,BC等于两倍根号3。那么3G的外接球,我们要求这个问题我们可以先画一个草图,我们任意画一个草图。大家来看一下,我把这个草图画在这个左边。因为我们目前不知道各个量之间的关系,所以说我们画出这个草图之后,一定要把相关的一些量,他们的垂直关系或者是等腰,什么直角,或者是等边等什么关系把它分析一下。甚至有些量的三角函数值要把它求出来。我们随便先画一下,就是PABAC角PAB等于角PAC这是第一个条件。AC是等于4,AB的长是2,而PAPB都是根号2。那既然PEPB都是根号2,你这个第三边用十二,很明显这个APB它就是一个等腰直角三角形。这个很简单,可以推出这个PAB和PAC这两个角都是45度,我们可以推出来这样一个条件。还有BC是二倍根三,如果BC是二倍根三的话,很明显ABC这也就是一个直角。而且我们知道这个角C它肯定是一个30度角。我们可以推出这样一些关系。既然这个是二倍根三,这个PAC它是45度,你这个AP是根号2,那我们在三角形,对,在三角形PAC中,我们利用这个余弦定理PC的平方,那么就等于PAP. 的平方。加上一个ac的平方减去二倍的AP乘以AC再乘以夹角就是45度它的余弦值。现在我们把这个值都往里面带,AP的平方就是2,AC的平方就是16,减去2乘以根号2,AC的长是4,再乘以cos 45度二分之根二。我们把它口算一下,这个算出来值是10,你既然算出来这个是十,PPC就是根号10,PC是根号10,PB是根号2,所以易得。这个PB的平方加上PC的平方就是根号2的平方,2加上根号十的平方十就是十二,刚好它是等于BC的平方。那这样的话所以这个角BPC也是等于多少度角呢?是90度角。这样的话我们可以推出这个BP垂直于PA,bp又垂直于。PC这样的话。BP就垂直于。底面。垂直于一个平面PC这是个非常重要的一个条件。好,这样的话我把这个图倒着来画。我这样倒着画很容易偏细,我把这个图这样来画。这样去画这个草图。这个是P点。B我。画在顶点的位置上,这个是A点,那么这边是C点。我们间隙的时候,我们在这个角,它是45度角,我把相关的量我再标一遍,这个是根号2,BP是根号2,那个PC的长是根号10,因为它要用得上,PC长是根号10,PA长也是一个根号2。然后我们垂直于PCPV坐标原点,垂直于PC的方向,我们来建立一个X轴。PC所在方向是Y轴,那PB肯定是这种建立如图所示的空间直角坐标系,那么这个就是我们不妨把这个焦点由A向那个X轴做垂线。假如垂足是一点,我们不妨设APE这个小角为西塔角,所以这个是90度。所以说在三角形APC中还是这个三角形,我们用正弦定理,AC的长那就是。四比上。对边那就是APC。APC可以用西塔加90度,那比上sine西塔加上一个90度等于等于这个根号10,那就是PC边,就是根号10去除以sine 45度。大家看我这个目的是求这个西塔的三角函数值,所以说由这个式子我们可以推出C西塔加上一个90度10字交叉相乘就等于四倍的sine 45度去除以一个根号10。然后我们把这个化简一下,整理一下,那么这个就是5分之2倍根号5。它也是等于cosine西塔,所以我们可以推出这个sine西塔,它就是等于五分之根号5。所以说在RT3角形哪个三角?我们刚才做的这个PE这个三角形中,那有你这个APE这个角的正弦值和余弦值都知道,而且你这个斜边AP的长是2。所以说我们可以推出PE的长,就等于P去乘以cosine西塔。好把它代进来,我们算出这个PE的长,它就是5分之2倍根号10。那么同理可以算出AE的长是等于五分之根号10。好,这样的话我们可以把各点的坐标给算出来,所以这个P的坐标就是000。我简单写一下,P的坐标是000,然后我们可以得到这个B的坐标400根号2。这个C的坐标是零根号10 0,注意它是在Y轴上的。还有这个A的坐标。最难求的就是A的坐标。我已经把这个关键的两个线段AE和PE可以求出来了。这A的坐标它就是5分之2倍根号10,然后纵坐标注意是负的,负的五分之根号10 0。我们设球心,球心O它的坐标是XYZ。那么根据这个球心O到各个点的距离相等,所以我们会有OP等于OA,OP等于OA,然后OP等于OB和O. P. 等于OC,所以把这个值给带进来,所以说这个X方加Y方加上一个Z方OA,那就是X减去5分之2倍根号10的平方,加上Y减负的就是Y加五分之根号10的平方,再加Z减0的平方就是Z方。那么同理,这个X方加Y方加上一个Z方,第二个是他们就等于X方加上Y方加上Z减根号二的平方。第三个是就是X方加上。Y方。像Z方是等于OC的平方,那就是X减0的平方再加Y减根号10的平方,再加Z减0的平方,90平方。大家看这是一式,这是2434。那么由二式和3式很容易得到。比如说由二式我们容易得到一Z是等于这个二分之根二的那三式。大家看啊把这两边的X方和Z方给消掉,用Y方等于Y减根号10的平方,可以得出Y等于2分之20。然后把Y和Z的值代入到一式,让两边的Z方消掉之后,直接把这个Y的值代到一式里面就可以了。我们可以算出X值也是二分之根号4,这样的话注意这三个都是R方,所以说这个R方就等于OP的长,OP的平方,那么就是X方加Y方加Z方,把这个三个值往里面一带算出来,这个R方它就是2分之11。所以说外接球的表面积S与四派R方而是派,所以这个答案选A好,今天关于这个戏法这个题非常的经典,大家可以认真的去揣摩一下。感谢您的收看,下期视频,我们再见。