一个球体里面放一个由四个等边三角形组成的三棱锥,怎么求圆球的半径

1个回答

  • 已知三棱柱P-ABC的底面ABC为边长=a的正三角形,左右侧棱长均为b

    1)外接球的情形

    连接PO,并延长PO交面ABC于点O'

    因为P-ABC为正三棱椎,所以:O'为△ABC的内心

    且,PO⊥面ABC

    连接CO'并延长,交AB边于点D,则D为AB中点

    连接OC

    则,OP=OC=R(外接球半径)

    因为ABC为正三角形,所以:CO'=a*(√3/2)*(2/3)=(√3/3)a

    设OO'=x

    那么:PO'=R+x

    在Rt△OO'C中,由勾股定理有:OC^2=OO'^2+CO'^2

    即:R^2=x^2+[(√3/3)a]^2=x^2+(a^2/3)……………………(1)

    而,在Rt△PO'C中,也有:PC^2=PO'^2+CO'^2

    即:b^2=(R+x)^2+[(√3/3)a]^2=(R+x)^2+(a^2/3)…………(2)

    联立(1)(2)得到:

    R=(b^2/2)*{√[3/(3b^2-a^2)]}

    2)内切球情形

    连接PO并延长,交底面ABC于O'

    连接CO'并延长,交边AB于D,则D为AB中点

    连接PD,球O切面PAB于点E,切面ABC于O'

    连接OO'、OE,则:OO'⊥面ABC,OE⊥面PAB

    同1)有:

    CO'=(√3/3)a

    PO'^2=PC^2-CO'^2=b^2-(a^2/3)

    所以:PO=√[b^2-(a^2/3)]

    所以,PO=PO'-OO'=√[b^2-(a^2/3)]-r

    由于Rt△DOO'≌Rt△DOE,所以:DO'=DE=CO'/2=(√3/6)a

    而,PD^2=PB^2-BD^2=b^2-(a/2)^2=b^2-(a^2/4)

    所以:PD=√[b^2-(a^2/4)]

    设内切球半径为r,那么:由Rt△POE∽Rt△PDO'得到:

    PO/PD=OE/DO'

    {√[b^2-(a^2/3)]-r}/√[b^2-(a^2/4)]=r/(√3a/6)

    解得:

    r=[a*√(3b^2-a^2)]/[√3a+b*√(b^2-a^2/4)]

    我那天就是看的这个,嗯,本人有点笨,没看太明白,你在思考一下哈~