高级考法:圆锥的内切球嵌套模型

01、立体几何:圆锥双内切球模型

立体几何中内切球模型选择填空中非常重要的一个考点,针对不同的多面体和旋转体都可以研究其内切圆的性质,高频考点一般是:三棱锥、四棱锥、圆台、圆锥的内切球,其中关于圆台的内切球模型之前专门有一期文章进行分享,想要了解圆台内切球模型可以点击下方链接

立体几何题型总结——圆台内切球模型

本期我们研究的内切球模型更加复杂,是圆锥的双内切球模型,在圆锥已有内切球的基础上再做一个内切球,这类题目之前考的不是很多,但的确是一种立体几何知识点的高级考法,难度也比较高,适合作为选填压轴题。

02、圆锥内切球再内切球分析

03、总结

本期分析的立体几何题目是一道非常优秀的内切球模型例题,平常的题目大多数重点考察多面体和旋转体的内切球,本题在内切球的基础上进一步考察内切球,涉及到两个球以及小球和圆锥侧面和底面的相切,图形较为复杂,分析中最重要的是在脑海里想清楚本题对应的立体几何示意图,在此基础上采用平面辅助法分析轴截面即可,通过分析小球球心的分布规律以及每一个小圆对应的圆心角,放小圆的个数等于周角除以对应的圆心角即可。

需要注意的是,本题在求解时从两个角度出发:一是借助题目最后给出的条件\boldsymbol{\sin 17^\circ=\frac{\sqrt{3}}{6}}直接进行计算;二是去掉这个条件,根据三角函数不等式\boldsymbol{\sin \theta<\theta <\tan \theta}放缩分析,估算最大放置个数的取值范围,取整得出结果,这个题目给出最后这个条件实际上是降低了原题的难度,即便没有这个,依旧不影响答案的计算,复杂度略微上升。

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