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2016 年黑龙江预赛 · 第 9 题
F3选择题立体几何综合
平行四边形 ABCD 中,AB⋅BD=0,沿 BD 折成直二面角 A−BD−C,且
4AB2+2BD2=1,
则三棱锥 A-BCD 的外接球表面积为( )。
- (A)
- (B)
- (C)
- (D)
解析
思路
折痕与一条边垂直,折后得到三个正交方向;球心由四点等距线性式确定。
解答
设 AB=a,BD=d。折前可取 B=(0,0,0),D=(d,0,0),A=(0,a,0),由平行四边形关系 C=(d,−a,0)。固定 BCD,将 A 折到直二面角后可取 A=(0,0,a)。球心等距四点给 O=(d/2,−a/2,a/2),因此 R2=d2/4+a2/2=(2d2+4a2)/8=1/8。于是外接球面积为 π/2,选 A。
复核
折叠后 A,B,C,D 不再组成平行四边形,关系只用于折前确定固定点 C。反向直角折叠只改一个坐标符号,不改变球半径。
方法总结
折叠与外接球组合时,先恢复折后的全部点,再写等距球心方程。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
沿折痕折成直角后建立三条正交方向,球心等距式给半径平方,再利用两原棱长平方的约束整体化简。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:用平移、旋转、对称化简、用距离平方差求位置
专题卡:等距球心、球面与截圆