已知正四棱锥P-ABCD的五个顶点在同一个球面上。若该四棱锥的体积为V,则则球的表面积的最小值为多少?
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这个计算比较麻烦的。
作此正四棱锥的高PH,点H是点P在底面ABCD上的射影,延长PH与球的交点是M,则球心在PM上,且PM为球的直径,连结MA。设AB=a,PH=h,PM=2R
则:a²h=3V
在直角三角形PAM中,有:PA²=PM×PH,而:PA²=PH²+AH²,则:PH²+AH²=PM×PH,
h²+a²/2=2Rh,得:2R=h+a²/(2h)=h+(3V)/(2h²)=h/2+h/2+(3V)/(2h²)≥3³√(3V/8),即:直径的最小值是(3/2)[³√(3V)],从而就可以计算出球的表面积的最小值。【结合我的书写画图】
作此正四棱锥的高PH,点H是点P在底面ABCD上的射影,延长PH与球的交点是M,则球心在PM上,且PM为球的直径,连结MA。设AB=a,PH=h,PM=2R
则:a²h=3V
在直角三角形PAM中,有:PA²=PM×PH,而:PA²=PH²+AH²,则:PH²+AH²=PM×PH,
h²+a²/2=2Rh,得:2R=h+a²/(2h)=h+(3V)/(2h²)=h/2+h/2+(3V)/(2h²)≥3³√(3V/8),即:直径的最小值是(3/2)[³√(3V)],从而就可以计算出球的表面积的最小值。【结合我的书写画图】
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