本题导读

本题考查外接球,以及三角形面积。

📌【题干】

Question

(2012年辽宁卷(文)) 已知点 ,,,, 是球 表面上的点, 平面 ,四边形 是边长为 的正方形.若 ,则 的面积为.

🔍【思路分析】

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,由 得 ,;, 为等边三角形,面积 。

✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

设正方形 的中心为 ,则 。

球心 到 ,,, 距离相等,故 在过 且垂直于平面 的直线上。设 ,则

。

又 在 正上方 ,。

由 :,展开得 ,解得 。

于是 ,,即 。

而 ,所以 三边相等,是等边三角形,其面积为

。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:外接球模型的轴截面法(球心在过底面多边形外心且垂直底面的直线上);勾股定理;等边三角形面积

核心方法:定球心所在直线 → 用 列方程求 与 → 发现 等边

避坑指南: 在 的正上方而不是在中心 的正上方, 中别忘了水平距离 ;求出 后与 比较,三边相等这一步不看出来就会去硬算点到直线的距离。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:外接球与三角形面积结合题,与 2013 年辽宁卷文第 10 题、2013 年天津卷文第 10 题同族。

结论推广:“垂面型”外接球:底面正 边形中心 ,;本题算得 ,恰有 , 为等边三角形,。

方法推广:外接球问题先找球心所在的直线(过外心垂直底面),用两组等距列一个方程;解出 后回头观察目标三角形三边关系,常能避免复杂计算。

🔗【关联脉络】

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