模型一:墙角模型
描述:适用于三条线段两两垂直,不寻找球心的位置即可求出球半径的情况。
公式:( R = \sqrt{\frac{a^2 + b^2 + c^2}{2}} )
示例:已知正四棱柱的高为4,体积为16,求外接球的表面积。
解答:
- 计算底面积:( V = a \times h ),其中 ( V = 16 ),( h = 4 ),得 ( a = 4 )。
- 底面边长 ( a = 4 ),高 ( h = 4 ),代入公式得 ( R = \sqrt{\frac{4^2 + 4^2 + 4^2}{2}} = 4 )。
- 外接球表面积 ( S = 4\pi R^2 = 4\pi \times 4^2 = 64\pi )。
模型二:汉堡模型
描述:适用于长方体或正方体的情况。
公式:( R = \frac{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}{2} )
示例:已知长方体的长、宽、高分别为3、4、5,求外接球的表面积。
解答:
- 代入公式得 ( R = \frac{\sqrt{3^2 + 4^2 + 5^2}}{2} = \frac{\sqrt{50}}{2} = \frac{5\sqrt{2}}{2} )。
- 外接球表面积 ( S = 4\pi R^2 = 4\pi \times \left(\frac{5\sqrt{2}}{2}\right)^2 = 50\pi )。
模型三:斗笠模型
描述:适用于三棱柱的情况。
公式:( R = \frac{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}{2} )
示例:已知三棱柱的底面边长为3,高为4,求外接球的表面积。
解答:
- 代入公式得 ( R = \frac{\sqrt{3^2 + 4^2 + 4^2}}{2} = \frac{\sqrt{41}}{2} )。
- 外接球表面积 ( S = 4\pi R^2 = 4\pi \times \left(\frac{\sqrt{41}}{2}\right)^2 = 41\pi )。
模型四:折叠模型
描述:适用于棱柱的情况。
公式:( R = \frac{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}{2} )
示例:已知棱柱的底面边长为3,侧棱长为5,求外接球的表面积。
解答:
- 代入公式得 ( R = \frac{\sqrt{3^2 + 5^2 + 5^2}}{2} = \frac{\sqrt{49}}{2} = \frac{7}{2} )。
- 外接球表面积 ( S = 4\pi R^2 = 4\pi \times \left(\frac{7}{2}\right)^2 = 49\pi )。
模型五:切瓜模型
描述:适用于棱锥的情况。
公式:( R = \frac{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}{2} )
示例:已知棱锥的底面边长为3,侧棱长为4,求外接球的表面积。
解答:
- 代入公式得 ( R = \frac{\sqrt{3^2 + 4^2 + 4^2}}{2} = \frac{\sqrt{41}}{2} )。
- 外接球表面积 ( S = 4\pi R^2 = 4\pi \times \left(\frac{\sqrt{41}}{2}\right)^2 = 41\pi )。
模型六:麻花模型
描述:适用于棱锥的情况。
公式:( R = \frac{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}{2} )
示例:已知棱锥的底面边长为3,侧棱长为5,求外接球的表面积。
解答:
- 代入公式得 ( R = \frac{\sqrt{3^2 + 5^2 + 5^2}}{2} = \frac{\sqrt{49}}{2} = \frac{7}{2} )。
- 外接球表面积 ( S = 4\pi R^2 = 4\pi \times \left(\frac{7}{2}\right)^2 = 49\pi )。
模型七:怀表模型
描述:适用于棱锥的情况。
公式:( R = \frac{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}{2} )
示例:已知棱锥的底面边长为3,侧棱长为4,求外接球的表面积。
解答:
- 代入公式得 ( R = \frac{\sqrt{3^2 + 4^2 + 4^2}}{2} = \frac{\sqrt{41}}{2} )。
- 外接球表面积 ( S = 4\pi R^2 = 4\pi \times \left(\frac{\sqrt{41}}{2}\right)^2 = 41\pi )。
模型八:L模型
描述:适用于棱锥的情况。
公式:( R = \frac{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}{2} )
示例:已知棱锥的底面边长为3,侧棱长为5,求外接球的表面积。
解答:
- 代入公式得 ( R = \frac{\sqrt{3^2 + 5^2 + 5^2}}{2} = \frac{\sqrt{49}}{2} = \frac{7}{2} )。
- 外接球表面积 ( S = 4\pi R^2 = 4\pi \times \left(\frac{7}{2}\right)^2 = 49\pi )。
模型九:鳄鱼模型
描述:适用于棱锥的情况。
公式:( R = \frac{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}{2} )
示例:已知棱锥的底面边长为3,侧棱长为4,求外接球的表面积。
解答:
- 代入公式得 ( R = \frac{\sqrt{3^2 + 4^2 + 4^2}}{2} = \frac{\sqrt{41}}{2} )。
- 外接球表面积 ( S = 4\pi R^2 = 4\pi \times \left(\frac{\sqrt{41}}{2}\right)^2 = 41\pi )。