题目内容

17.已知四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为正方形,边长为a,PB=$\sqrt{3}$a,PD=a,PA=PC=$\sqrt{2}$a,且PD是四棱锥的高.
(1)在四棱锥内翻入一球,求球的最大半径;
(2)求四棱锥外接球的半径.

分析 (1)当所放的球与四棱锥各面都相切时球的半径最大,即球心到各个面的距离均相等,联想到用体积法求解;
(2)(2)四棱锥可补成正方体,其直径为PB=$\sqrt{3}$a,故可求四棱锥外接球的半径.

解答 解:(1)设此球半径为R,最大的球应与四棱锥各个面都相切,
设球心为S,连SA、SB、SC、SD、SP,则把此四棱锥分为五个棱锥,设它们的高均为R
∵VP-ABCD=VS-PDA+VS-PDC+VS-ABCD+VS-PAB+VS-PBC
∴$\frac{1}{3}•a•a•a$=$\frac{1}{3}$R(2×$\frac{1}{2}•a•a$+2×$\frac{1}{2}•a•\sqrt{2}a$)
∴R=$\frac{2-\sqrt{2}}{2}$a.
∴球的最大半径为$\frac{2-\sqrt{2}}{2}$a
(2)四棱锥可补成正方体,其直径为PB=$\sqrt{3}$a,故四棱锥外接球的半径为$\frac{\sqrt{3}}{2}$a.

点评 本题主要考查棱锥的性质以及内切外接的相关知识点.“内切”和“外接”等有关问题,首先要弄清几何体之间的相互关系,主要是指特殊的点、线、面之间关系,然后把相关的元素放到这些关系中解决问题,

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