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一片薄薄的三棱臺(2022新高考Ⅱ,7)

2023-04-17 13:09 作者:數(shù)學老頑童  | 我要投稿

(2022新高考Ⅱ,7)已知正三棱臺的高為1,上、下底面邊長分別為3%5Csqrt%7B3%7D、4%5Csqrt%7B3%7D,其頂點都在同一球面上,則該球的表面積為(? ? )

A.100%5Cmathrm%7B%5Cpi%7D

B.128%5Cmathrm%7B%5Cpi%7D

C.144%5Cmathrm%7B%5Cpi%7D

D.192%5Cmathrm%7B%5Cpi%7D

解:設該棱臺為ABC-A_1B_1C_1,

其上、下底面的中心分別為G_1、G

由正弦定理可知

2%5Cleft%7C%20A_1G_1%20%5Cright%7C%3D%5Cfrac%7B3%5Csqrt%7B3%7D%7D%7B%5Csin%20%20%5Cfrac%7B%5Cmathrm%7B%5Cpi%7D%7D%7B3%7D%7D%3D6,

2%5Cleft%7C%20AG%20%5Cright%7C%3D%5Cfrac%7B4%5Csqrt%7B3%7D%7D%7B%5Csin%20%20%5Cfrac%7B%5Cmathrm%7B%5Cpi%7D%7D%7B3%7D%7D%3D8

解得%5Cleft%7C%20A_1G_1%20%5Cright%7C%3D%5Ccolor%7Bred%7D%7B3%7D,%5Cleft%7C%20AG%20%5Cright%7C%3D%5Ccolor%7Bred%7D%7B4%7D.

G、G_1位于球心O異側,則

%5Csqrt%7BR%5E2-9%7D%2B%5Csqrt%7BR%5E2-16%7D%3D1

f%5Cleft(%20R%20%5Cright)%20%3D%5Csqrt%7BR%5E2-9%7D%2B%5Csqrt%7BR%5E2-16%7D,

其中R%5Cin%20%5Cleft%5B%204%2C%2B%5Cinfty%20%5Cright)%20,

易知f%5Cleft(%20R%20%5Cright)%20%5Cnearrow%20

%5Ccolor%7Bred%7D%7Bf%5Cleft(%20R%20%5Cright)%20%5Cgeqslant%20f%5Cleft(%204%20%5Cright)%20%3D%5Csqrt%7B7%7D%3E1%7D,

%5Csqrt%7BR%5E2-9%7D%2B%5Csqrt%7BR%5E2-16%7D%3D1無解.

G、G_1位于球心O同側,則

%5Csqrt%7BR%5E2-9%7D-%5Csqrt%7BR%5E2-16%7D%3D1,

解得%5Ccolor%7Bred%7D%7BR%3D5%7D,

故球O的表面積為S%3D4%5Cpi%5Ctimes%205%5E2%3D%5Ccolor%7Bred%7D%7B100%5Cpi%7D.

A.

  • 解方程的小技巧

%5Csqrt%7BR%5E2-9%7D-%5Csqrt%7BR%5E2-16%7D%3D1%5Coplus%20,

分子有理化,可得

%5Cfrac%7B7%7D%7B%5Csqrt%7BR%5E2-9%7D%2B%5Csqrt%7BR%5E2-16%7D%7D%3D1,

%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Csqrt%7BR%5E2-9%7D%2B%5Csqrt%7BR%5E2-16%7D%3D7%7D……%5Cotimes%20

%5Coplus%20%2B%5Cotimes%20可得2%5Csqrt%7BR%5E2-9%7D%3D8,

解得R%3D5.

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