Đề bài
Cho hình chóp có bốn đỉnh đều nằm trên một mặt cầu, và ba cạnh đôi một vuông góc. Tính diện tích mặt cầu và thể tích khối cầu được tạo bởi mặt cầu đó.
+) Công thức tính diện tích mặt cầu bán kính là:
+) Công thức tính thể tích mặt cầu bán kính là:
Lời giải chi tiết

Gọi là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp tam giác . Hạ vuông góc , vì cách đều điểm nên cũng cách đều điểm .
Vì tam giác vuông đỉnh nên là trung điểm của .
Ta có
Do vuông góc nên .
Gọi là trung điểm , ta có nên .
Xét tứ giác ta có: do ;
do chứa ;
do chứa
Suy ra tứ giác là hình chữ nhật.
.
Do vậy, và bán kính hình cầu ngoại tiếp là
Diện tích mặt cầu là:
.
Cách khác tìm tâm mặt cầu ngoại tiếp S.ABC
Phương pháp:
Bước 1: Dựng trục đường tròn ngoại tiếp tam giác SAB (Đường thẳng vuông góc với mặt phẳng (SAB) tại tâm đường tròn)
Bước 2: Dựng mặt phẳng trung trực của SC.
Bước 3. Tâm mặt cầu ngoại tiếp S.ABC là giao của trục và mặt phẳng trên
Giải chi tiết
Gọi
là đường trục đường tròn ngoại tiếp tam giác SAB. Khi đó
đi qua trung điểm J của AB và vuông góc với (SAB). Ta lại có
.
Do đó mọi điểm trên cách đều S,A,B. (Theo bài 3)
Dựng mặt phẳng trung trực của SC cắt tại I.
Khi đó ta có: .
. Vậy I là tâm đường tròn ngoại tiếp S.ABC