| 6.6.3 球的表面积与体积 题目答案及解析

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必修二

第六章 立体几何初步

6.6 简单几何体的再认识

6.6.3 球的表面积与体积

如图所示棱锥$P-ABCD$中,底面$ABCD$是长方形,底面周长为$8$$PD=3$,且$PD$是四棱锥的高.设$AB=x$.
$(1)$$x=3$时,求三棱锥$A-PBC$的体积;
$(2)$四棱锥外接球的表面积的最小值.

[["

$(1)$$\\dfrac{3}{2}$;

$(2)$$17\\pi$ 

"]]

$(1)$$x=3$时,$AB=3$$BC=1$
$\triangle ABC$的面积为$S_{\triangle ABC}=\dfrac{1}{2}×AB×BC=\dfrac{3}{2}$
$\therefore $三棱锥$A-PBC$的体积为:
$V_{A-PBC}=V_{P-ABC}=\dfrac{1}{3}×PD×{S}_{△ABC}=\dfrac{3}{2}$.
$(2)$将四棱锥$P-ABCD$补成长方体$ABCD-A_{1}B_{1}C_{1}P$,如图,


则四棱锥$P-ABCD$外接球和长方体$ABCD-A_{1}B_{1}C_{1}P$的外接球相同,
$AB=x$,则$BC=4-x$
$\therefore $四棱锥$P-ABCD$外接球半径:
$R=\dfrac{\sqrt{A{B}^{2}+B{C}^{2}+P{D}^{2}}}{2}=\dfrac{\sqrt{2{x}^{2}-8x+25}}{2}$
$x=2$时,$R$取得最小值为$\dfrac{\sqrt{17}}{2}$
$\because $$O$的表面积$S=4\pi R^{2}$
$\therefore $四棱锥外接球的表面积的最小值$S_{\min }=4\pi \times (\dfrac{\sqrt{17}}{2})^{2}=17\pi $.

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