内切球
球心到几何体各面距离相等的球
球心到某几何体各面的距离相等且等于半径的球是几何体的内切球。如果一个球与简单多面体的各面或其延展部分都相切,且此球在多面体的内部,则称这个球为此多面体的内切球。内切球是多面体中所能容纳的最大球,且内切球的球心被称为多面体的内心。并非所有的多面体都有内切球,但正多面体和四面体都有内切球。与圆柱两底面以及每条母线都相切的球称为这个圆柱的内切球,此圆柱称为球的外切圆柱。与圆台的上、下底面以及每条母线都相切的球,称为圆台的内切球,此圆台称为球的外切圆台。
定义
内切球球心在几何体各面上的射影与各面的重心重合,即球心被称为多面体的内心。半径的求法一般在三棱锥中常用等体积法求半径,即大三棱锥体积等于以球心为顶点,分割成三棱锥相加,即可求出半径(高)。
举例
求三棱锥内切球半径:
如图,点M是底边中线BE、CD的交点,
则圆心O在底面重心M和顶点P的连线上,作于H,则,
为计算表达相对简便,,
则,
由得,即,解得R即可。
四面体的内切球
任意四面体都有唯一的内切球。四面体内切球的球心经过任何两个面所成的二面角的平分面。如果已知四面体ABCD每个面的面积:{\displaystyle S_{A}}、{\displaystyle S_{B}}、{\displaystyle S_{C}}、{\displaystyle S_{D}},以及四面体的体积{\displaystyle V},则内切球的半径{\displaystyle r_{i}}可以表示为:
{\displaystyle r_{i}={\frac {3V}{S_{A}+S_{B}+S_{C}+S_{D}}}}。
圆柱的内切球
与圆柱两底面以及每条母线都相切的球称为这个圆柱的内切球(inscribed sphere in a circular 柱面),此圆柱称为球的外切圆柱,等边圆柱才有内切球,球心在圆柱轴线中点处,内切球半径与圆柱底面圆半径相等
圆锥的内切球
与圆锥的底面和各母线均相切的球,称为圆锥的内切球(inscribed sphere in a circular cone),此圆锥称为球的外切圆锥。圆锥的内切球有且仅有一个,球心在圆锥的轴线上。
圆台的内切球
与圆台的上、下底面以及每条母线都相切的球,称为圆台的内切球(inscribed sphere in a frustum of a circular cone),此圆台称为球的外切圆台,当且仅当母线长与上、下两底面圆半径之和相等时,圆台才有内切球。
参考资料
目录
概述
定义
举例
四面体的内切球
圆柱的内切球
圆锥的内切球
圆台的内切球
参考资料