3213
3
2设两个球体积之和为V,则
ArO1O2BDRC
fV
44πR3r3πRrR2Rrr233
4πRr[Rr23Rr]3
433333332π[3R2R]3222
当Rr
33时,V有最小值4
(打出投影片994C读题)[例3]已知棱长为3的正四面体ABCD,E、F是棱AB、AC上的点,且AF2FC,BE2AE,求四面体AEFD的内切球半径[师]这个图形的背景较复杂,我们应该将四面体AEFD单独移出,欲求内切球半径,需要先确定它的球心位置,如何理解呢?
AEBFCOD
[生]内切球的球心O到四面体各面的距离相等且都等于内切球的半径[师]显然,寻找球心具体位置不容易,看来得想其他办法了同学们可以互相讨论研究(学生分组讨论,教师查看指导)[师]经过大家充分讨论后,能叙述你们的解题思路吗?[生]由于该四面体可以分割成以球心为顶点,各面为底面的四个三棱锥,通过其体积关系,求得半径[师]集体智慧的力量确实很大,这位同学的代表思路简洁明快,而且还体现了一种重要的数学思想,即分割的思想方法它在以后的学习中常常用到(师生共同分析,写出解题过程)解:设四面体AEFD内切球半径为r球心为O,连结OA、OE、OF、OD,则VAEFDVOAEFVOAFDVOADEVOEFD四面体AEFD的各个面的面积分别为S△AEF
23S△ABC,92233S△ABC,32133S△ABC24
S△AFD
S△AED
△DEF各边边长分别为EF3,DFDE7
f∴S△EFD3
∵VAEFD∴VAEFD
22VABCD92
1rS△AEFS△AFDS△AEDS△DEF3
∴
2133333r32322426152615
∴r
∴四面体AEFD的内切球半径为
Ⅲ课堂练习一个倒立圆锥形容器,它的轴截面是正三角形,在这个容器内注入水并且放入一个半径为r的铁球,这时水面恰好和球面相切,问将球从圆锥内取出后,圆锥内水平面的高是多少?解:如图,设球未取出时高PCh球取出后水面高PHx
AEDCHOFB
P
∵AC3rPC3r∴以AB为底面直径的圆锥容积为
11πAC2PCπ3r23r3πr3334又V球πr33
V圆锥球取出后水面下降到EF,水的体积为V水
111πEH2PHπPHta
30°2PHπx3339
∵V水V圆锥V球即
14πx33πr3πr3∴x315r93
故球取出后水面的高为315rⅣ课时小结本节课我们通过对三个综合问题的分析,真正体会到了综合问题的特点,同学们要领悟其中所用的数学思想与方法,进一步提高自己思考问题、解决问题的能力
fⅤ课后作业点P是正四面体ABCD内任一点,求证:点P到四面体各面的距离和为定值提示:将四面体以r