本题导读

本题求球面上 、 两点的球面距离:先证 中点就是球心、半径为 ,再由弦 求球心角,弧长即球面距离。

📌【题干】

Question

(2008年安徽卷(文)) 已知 ,,, 在同一个球面上, 平面 ,,若 ,,,则 , 两点间的球面距离是 .

🔍【思路分析】

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  1. 由 平面 得 、;由 与 得 平面 。
  2. 在 中 ;设 中点为 ,验证 ,即球心为 中点、半径 。
  3. 弦 ,,球心角 ,球面距离 。

✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

由 平面 ,得 ,故 。 设 的中点为 。在直角三角形 中(),。 又 平面 ,,故 平面 ,从而 ,三角形 是直角三角形,斜边 的中点 满足 。 所以 ,,, 四点到 的距离都等于 ,即球心为 中点,半径 。 在弦 与球心构成的三角形中,,所以球心角 。 故 , 两点间的球面距离为 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:球面距离与外接球

核心方法:先证球心(直角三角形斜边中点)再求球心角

避坑指南: 平面 加 可推出两对直角三角形,斜边都是 ;球心角由 求弦对应的圆心角。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:2009 四川文第 9 题、2010 四川文第 12 题同考球面距离。

结论推广:球面距离 = 半径 球心角,球心角由弦长与半径确定。

方法推广:直角四面体外接球心常在”斜棱的中点”,先证等距再谈距离。

🔗【关联脉络】

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