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精英家教網 > 高中數學 > 題目詳情

【題目】已知四面體的棱長滿足,現將四面體放入一個主視圖為等邊三角形的圓錐中,使得四面體可以在圓錐中任意轉動,則圓錐側面積的最小值為___________.

【答案】

【解析】

若滿足題意,則四面體的外接球應該內切于圓錐即可.先求得四面體外接球的半徑,再根據該球內切于圓錐,即可求得圓錐側面積的最小值.

若滿足題意,則四面體的外接球應該內切于圓錐即可.

為邏輯清晰,我們將問題主要分為兩步.

第一步:求得四面體外接球半徑.

外心為,過作平面的垂線

記外接球球心為,連接.

則外接球半徑.下面求解.

中,由余弦定理可得

則由同角三角函數關系可得.

外接圓半徑.

的圖形單獨抽取出來,取中點為.如上面由圖所示:

容易知:.

中,因為

故可得

.

故可得.

又因為

解得.

中,容易得.

故可得.

中,.

故可得四面體外接球半徑.

第二步:根據外接球半徑和圓錐的關系,求得圓錐的母線和底面圓半徑.

若滿足題意,則該外接球應該內切于圓錐,

作出軸截面的平面圖,其中點為的中點,如下所示:

該截面圖中.

由題可知為等邊三角形,故可得

中,,解得.

故可得圓錐的底面圓半徑為.母線長.

故可得圓錐的側面積為.

故答案為:.

練習冊系列答案
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