题目
求棱长为a的正四面体的内切球和外接球的体积之比为( )
A. 1:27
B. 1:9
C. 1:3
D. 9:1
A. 1:27
B. 1:9
C. 1:3
D. 9:1
提问时间:2021-12-26
答案
设正四面体为PABC,两球球心重合,设为O.
设PO的延长线与底面ABC的交点为D,则PD为正四面体PABC的高,PD⊥底面ABC,且PO=R,OD=r,OD=正四面体PABC内切球的高.
设正四面体PABC底面面积为S.
将球心O与四面体的4个顶点PABC全部连接,
可以得到4个全等的正三棱锥,球心为顶点,以正四面体面为底面.
每个正三棱锥体积V1=
•S•r 而正四面体PABC体积V2=
•S•(R+r)
根据前面的分析,4•V1=V2,
所以,4•
•S•r=
•S•(R+r),
所以,R=3r
所以棱长为a的正四面体的内切球和外接球的体积之比为1:27.
故选:A.
设PO的延长线与底面ABC的交点为D,则PD为正四面体PABC的高,PD⊥底面ABC,且PO=R,OD=r,OD=正四面体PABC内切球的高.
设正四面体PABC底面面积为S.
将球心O与四面体的4个顶点PABC全部连接,
可以得到4个全等的正三棱锥,球心为顶点,以正四面体面为底面.
每个正三棱锥体积V1=
1 |
3 |
1 |
3 |
根据前面的分析,4•V1=V2,
所以,4•
1 |
3 |
1 |
3 |
所以,R=3r
所以棱长为a的正四面体的内切球和外接球的体积之比为1:27.
故选:A.
画出图形,确定两个球的关系,通过正四面体的体积,求出两个球的半径的比值,即可求棱长为a的正四面体的内切球和外接球的体积之比.
球的体积和表面积.
本题是中档题,考查正四面体的内切球与外接球的关系,找出两个球的球心重合,半径的关系是解题的关键,考查空间想象能力,计算能力.
举一反三
已知函数f(x)=x,g(x)=alnx,a∈R.若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)相交,且在交点处有相同的切线,求a的值和该切线方程.
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