本题导读

本题考查立体几何中空间多面体与球的组合体问题。重点考查长方体外接球的几何特征。长方体的八个顶点共球时,其体对角线长正好等于外接球的直径,考查空间想象能力与公式记忆。

📌【题干】

Question

(2007年天津卷(理)) 一个长方体的各顶点均在同一球的球面上,且一个顶点上的三条棱的长分别为 1, 2, 3,则此球的表面积为。

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 明确长方体与其外接球的几何关系:长方体的体对角线即为外接球的直径 ;
  2. 利用一个顶点上的三条棱长,通过空间勾股定理计算出体对角线的长度;
  3. 由直径求出 ,直接代入球的表面积公式 计算得出答案。

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✍【详细解析】

Abstract

解: 设长方体的三条棱长分别为 ,外接球的半径为 。 因为长方体的各顶点均在球面上,所以长方体的体对角线长等于球的直径。 由空间勾股定理,长方体的体对角线长 为: 因为 ,所以: 球的表面积公式为: 代入 得: 故答案为 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:长方体外接球半径模型();球的表面积公式 。
  2. 核心方法:模型转化法。建立空间立体结构核心特征线(体对角线)与球心对称要素的等量关联。
  3. 避坑指南:求得体对角线 后,部分学生习惯性地先求出 ,再算 。由于表面积公式中含 ,直接使用 整体代入更不易出错且运算更快捷。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题属于高考立体几何中的经典小题模型——“墙角模型”或“外接球模型”,直接源自教材中多面体与旋转体切接问题的变形。
  2. 结论推广:不仅是长方体,对于任何存在三条两两垂直棱的几何体(如直三棱锥、正方体截角等),均可通过“补形法”将其补全为长方体。其外接球的直径平方恒满足 。

🔗【关联脉络】

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