已知点 S, A, B, C 均在半径为 2 的球面上,…——2023 高考数学第 16 题答案解析

2023_全国乙卷 (2023·文)

2023 ?? 第 16 题 填空题 区分题
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16.已知点 $S, A, B, C$ 均在半径为 2 的球面上,$\triangle A B C$ 是边长为 3 的等边三角形,$S A \perp$ 平面 $A B C$ ,则 $S A=$ $\_\_\_\_$ .

参考答案2

完整解析 · 逐步详解

【答案】2
【解析】
【分析】先用正弦定理求底面外接圆半径,再结合直棱柱的外接球以及求的性质运算求解.
【详解】如图,将三棱锥 $S-A B C$ 转化为直三棱柱 $S M N-A B C$ ,
设 $\triangle A B C$ 的外接圆圆心为 $O_{1}$ ,半径为 $r$ ,

则 $2 r=\frac{A B}{\sin \angle A C B}=\frac{3}{\frac{\sqrt{3}}{2}}=2 \sqrt{3}$ ,可得 $r=\sqrt{3}$ ,
设三棱锥 $S-A B C$ 的外接球球心为 $O$ ,连接 $O A, O O_{1}$ ,则 $O A=2, O O_{1}=\frac{1}{2} S A$ ,
因为 $O A^{2}=O O_{1}^{2}+O_{1} A^{2}$ ,即 $4=3+\frac{1}{4} S A^{2}$ ,解得 $S A=2$ .
故答案为: 2 .

【点睛】方法点睛:多面体与球切、接问题的求解方法
(1)涉及球与棱柱、棱锥的切、接问题时,一般过球心及多面体的特殊点(一般为接、切点)或线作截面,把空间问题转化为平面问题求解;
(2)若球面上四点 $P , A , B , C$ 构成的三条线段 $P A , P B , P C$ 两两垂直,且 $P A=a, P B=b, P C=c$ ,一般把有关元素"补形"成为一个球内接长方体,根据 $4 R^{2}=a^{2}+b^{2}+c^{2}$ 求解;
(3)正方体的内切球的直径为正方体的棱长;
(4)球和正方体的棱相切时,球的直径为正方体的面对角线长;
(5)利用平面几何知识寻找几何体中元素间的关系,或只画内切、外接的几何体的直观图,确定球心的位置,弄清球的半径(直径)与该几何体已知量的关系,列方程(组)求解.

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