棱长均为2的正四面体的外接球的表面积为.

题目

棱长均为2的正四面体的外接球的表面积为.

答案

设四面体为P-ABCD.
则过PAC三点的平面截外接球面于它的大圆.AC为这大圆的一条弦.
连接AC,DC.设它们相交于E,连接PE并延长交上述大圆于F,则AF为球面的直径.
容易证明PE垂直于平面ABCD.故三角形PEC为直角三角形,其中PC=2,EC= 根号2.
由此求得PE=根号2.
在上述大圆中用交弦定理,有:AE*EC = PE*EF.注意到EA=EC=根号2
求得EF=根号2.故直径PF=PE+EF=2根号2.
而半径R=根号2.从而外接球表面积为S=4πR^2=8π .