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已知三棱锥P-BCD中,BC⊥CD,PB⊥底面BCD,BC=1,PB=CD=2,则该三棱锥的外接球的体积为
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根据三棱锥外接球体积公式计算体积。
外接球体积计算
确定三棱锥结构
:三棱锥P-BCD中,BC⊥CD,PB⊥底面BCD,BC=1,PB=CD=2。
1
3
构造长方体求解
:由于三棱锥具有三条两两垂直的直线,可以构造长方体求解外接球半径R。
2
计算外接球半径
:长方体的体对角线即外接球直径,
(
2
R
)
2
=
B
C
2
+
P
B
2
+
C
D
2
=
1
2
+
2
2
+
2
2
=
9
(2R)^2 = BC^2 + PB^2 + CD^2 = 1^2 + 2^2 + 2^2 = 9
(
2
R
)
2
=
B
C
2
+
P
B
2
+
C
D
2
=
1
2
+
2
2
+
2
2
=
9
,解得
R
=
9
2
=
3
2
R = \frac{\sqrt{9}}{2} = \frac{3}{2}
R
=
2
9
=
2
3
。
2
应用体积公式
:三棱锥外接球体积公式为
V
=
2
3
3
×
R
2
×
r
V = \frac{2\sqrt{3}}{3} \times R^2 \times r
V
=
3
2
3
×
R
2
×
r
,其中
r
r
r
为三棱锥高,即PB。代入
R
=
3
2
R = \frac{3}{2}
R
=
2
3
和
r
=
2
r = 2
r
=
2
,得
V
=
2
3
3
×
(
3
2
)
2
×
2
V = \frac{2\sqrt{3}}{3} \times \left(\frac{3}{2}\right)^2 \times 2
V
=
3
2
3
×
(
2
3
)
2
×
2
。
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