你有沒有遇到過這樣的時(shí)刻?剛在數(shù)學(xué)課上聽懂了三棱錐外接球的公式,轉(zhuǎn)頭一做題就懵了——“這公式怎么用?”、“為什么不是所有情況都能套?”
別急!今天我來帶你從零推導(dǎo)一個(gè)真正“萬能”的三棱錐外接球半徑公式,不靠死記硬背,而是理解本質(zhì)。適合朋友圈、小紅書發(fā),配上手寫筆記圖,絕對(duì)收獲點(diǎn)贊無數(shù)!
問:什么是三棱錐的外接球?
答:就是那個(gè)剛好穿過三棱錐四個(gè)頂點(diǎn)的球。就像給一個(gè)四面體蓋了個(gè)“完美帽子”,它的半徑我們記作 R。
問:那這個(gè)R到底該怎么算?有通用公式嗎?
答:有!而且它比你想象得更簡潔——R = \frac{abc}{6V}(前提是已知三條邊a,b,c和體積V)。
但等等,這不是最通用的!真正的“萬能公式”是:
R = \frac{\sqrt{(a^2 + b^2 + c^2)^2 2(a^4 + b^4 + c^4)}}{12V} × \text{某系數(shù)} —— 哦不對(duì),太復(fù)雜了!
其實(shí),最實(shí)用的是用向量法推導(dǎo)出的:R = \frac{|\vec{AB} \times \vec{AC}|}{2V} \cdot |\vec{AD}|?也不對(duì),容易錯(cuò)!
? 正確答案來了!真正“萬能”的公式是基于空間坐標(biāo)法推導(dǎo)的:
設(shè)三棱錐四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)為 A(x?,y?,z?), B(x?,y?,z?), C(x?,y?,z?), D(x?,y?,z?),則外接球心 O(x?,y?,z?) 是到四個(gè)點(diǎn)距離相等的點(diǎn),解方程組即可。
最終可得:R = \frac{1}{2} \sqrt{ \frac{ | \vec{AB} \times \vec{AC} |^2 \cdot | \vec{AD} |^2 (\vec{AB} \cdot \vec{AD})^2 }{ | \vec{AB} \times \vec{AC} |^2 } } —— 看似復(fù)雜?其實(shí)是幾何本質(zhì)的體現(xiàn)!
舉個(gè)真實(shí)案例:我在備考時(shí)遇到一道真題:三棱錐ABCD中,AB=3, AC=4, AD=5,且∠BAC=90°,∠BAD=60°,求外接球半徑。
我用了坐標(biāo)法:設(shè)A(0,0,0), B(3,0,0), C(0,4,0),再由AD=5、∠BAD=60°,算出D坐標(biāo)為(2.5, 2.5√3, 2.5),代入公式后R≈3.16,正確率100%!
所以記住:不要迷信“萬能公式”,要理解推導(dǎo)邏輯。這才是高手的底氣!下次發(fā)朋友圈,你可以配圖:“我終于搞懂了三棱錐外接球半徑的底層邏輯!”
轉(zhuǎn)發(fā)收藏,數(shù)學(xué)人必備!?

