巧妙构造立体几何模型解题

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  正方体、长方体、正四面体都是很典型的多面体,也可以看作典型的立体几何模型。在一定的几何环境中,通过巧妙构造以上模型,会使解题思路顺畅自然,避繁就简。下面通过例题予以说明。
  
  一、 构造正方体模型
  
  例1 球与正四面体的六条棱都相切,则球与正四面体的体积比是多少?
  
  二、 构造长方体模型
  
  例3 半径为4的球面上有A,B,C,D四个点,且AB,AC,AD两两垂直,则△ABC,△ACD,△ABD面积之和的最大值为多少?
  解 三线段AB,AC,AD共点且两两垂直,由此构造长方体。设AB=a,AC=c,AD=b(如图3所示)。
  例5 如图5所示,二面角α-AB-β为30°,在β上作AD⊥AB,A为垂足,AD=10,过D作CD⊥α,垂足为C,∠ACB=60°,求AC与BD的距离。
  解 由小三棱锥B-ACD可看作长方体的一角,故构造如图6所示的长方体BD,作CH⊥DE,可证CH为所求。
  
  三、 构造正四面体模型
  
  例6 将四个半径为1的小球放入一个大球内,则大球表面积最小值为多少?
  例7 将半径为1的四个小球完全装入正四面体的容器中,这个正四面体高的最小值为多少?
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