问题 解答题

宇宙深处有一颗美丽的行星,这个行星是一个半径为r(r>0)的球。人们在行星表面建立了与地球表面同样的经纬度系统。已知行星表面上的A点落在北纬60°,东经30°;B点落在东经30°的赤道上;C点落在北纬60°,东经90°。在赤道上有点P满足PB两点间的球面距离等于AB两点间的球面距离。

(1)求AC两点间的球面距离;

(2)求P点的经度;

(3)求AP两点间的球面距离。

答案

题目分析:(1)根据纬度、经度的定义求出的长,在由余弦定理求的大小,然后用弧长公式

求AC两点间的球面距离,(2)由球面距离定义知∠POB=∠AOB=60°,又P点在赤道上,根据经度的定义可确定P点的经度;(3)连接A,C,,可知A平行OB且等于OB的一半,延长BA与交于D点,那么,同理可证,即四边形为等腰梯形,求出的长,然后解三角形可得的大小。  

试题解析:设球心为,北纬60°圈所对应的圆心为

(1)那么=A=C=。又因为∠AC=60°。

所以AC=。那么由余弦定理得

,则AC两点间的球面距离为

(2)PB两点间的球面距离等于AB两点间的球面距离,所以PB=AB。

可知∠POB=∠AOB=60°,又P点在赤道上,所以P点的经度为东经90°或西经30°。

显然P点的两种可能对应的AP间的球面距离相等。不妨P所在的经度为东经90°。

由条件可知A平行OB且等于OB的一半,延长BA与交于D点,那么。  

C平行OP且等于OP的一半,所以D、P、C共线且

可知AC∥BP,所以A、B、C、P共面。

,所以四边形为等腰梯形,

所以

所以两点之间的球面距离为

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