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2023年高考数学甲卷-文16

  2023-07-08 11:36:07  

(5分)在正方体ABCDA1B1C1D1中,AB=4OAC1的中点,若该正方体的棱与球O的球面有公共点,则球O的半径的取值范围是____.
答案:[2223]
分析:当球是正方体的外接球时半径最大,当边长为4的正方形是球的大圆的内接正方形时半径达到最小.
解:设球的半径为R
当球是正方体的外接球时,恰好经过正方体的每个顶点,所求的球的半径最大,
若半径变得更大,球会包含正方体,导致球面和棱没有交点,
正方体的外接球直径2R为体对角线长AC1=42+42+42=43
2R=43R=23,故Rmax=23

分别取侧枝AA1BB1CC1DD1的中点MHGN
则四边形MNGH是边长为4的正方形,且O为正方形MNGH的对角线交点,
连接MG,则MG=42
当球的一个大圆恰好是四边形MNGH的外接圆,球的半径最小,
R的最小值为22
综上,球O的半径的取值范围是[2223]
故答案为:[2223]
点评:本题考查正方体的结构特征、四边形的外接圆、球的结构特征等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.

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