第12题求解
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考虑小球挤在一个角的情况,记小球半径为r,做平面A1B1C1平行于ABC,小球相切与D,则小球球心O为正四面体P-A1B1C1的中心,PO垂直面A1B1C1,垂足D为A1B1C1的中心
Vp-a1b1c1=1/3S三角形a1b1c1乘以PD,=4乘以Vo-a1b1c1,=4乘以1/3乘以S三角形a1b1c1乘以OD,故PD=4OD=4r,从而PO=PD-OD=3r,记此时小球与面PAB切点为P1,连接OP1,则PP1=PO^2-OP1^2=2根号2r
考虑小球与正四面体一个面PAB相切的情况,已知小球在面PAB上最靠近边的切点的轨迹仍为正三角形,记为P1EF,记正四面体的棱长为a,过P1做P1M垂直PA于M,因角MPP1=π/6,有PM=PP1乘以cosMPP1-根号6r,故小三角形变长为P1E=PA-2PM=a-2根号6r,小球与面PAB不能接触部分面积为,S三角形PAB-S三角形P1EF=3根号2ar-6乘以根号3^r,小球与面PAB不能接触的面积是S三角形PAB-S三角形P1EF=6跟号3r^2,又因为r=1,a=4根号6,所以S三角形PAB-S三角形P1EF=18根号3,由于对称性,切正四面体共有四个面,所以小球不能接触到的容器内壁面积为72根号3
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Vp-a1b1c1=1/3S三角形a1b1c1乘以PD,=4乘以Vo-a1b1c1,=4乘以1/3乘以S三角形a1b1c1乘以OD,故PD=4OD=4r,从而PO=PD-OD=3r,记此时小球与面PAB切点为P1,连接OP1,则PP1=PO^2-OP1^2=2根号2r
考虑小球与正四面体一个面PAB相切的情况,已知小球在面PAB上最靠近边的切点的轨迹仍为正三角形,记为P1EF,记正四面体的棱长为a,过P1做P1M垂直PA于M,因角MPP1=π/6,有PM=PP1乘以cosMPP1-根号6r,故小三角形变长为P1E=PA-2PM=a-2根号6r,小球与面PAB不能接触部分面积为,S三角形PAB-S三角形P1EF=3根号2ar-6乘以根号3^r,小球与面PAB不能接触的面积是S三角形PAB-S三角形P1EF=6跟号3r^2,又因为r=1,a=4根号6,所以S三角形PAB-S三角形P1EF=18根号3,由于对称性,切正四面体共有四个面,所以小球不能接触到的容器内壁面积为72根号3
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