【題目】設(shè)棱錐M-ABCD的底面是正方形,且MA=MD,MA⊥AB.如果△AMD的面積為1,試求能夠放入這個(gè)棱錐的最大球的半徑.

【答案】

【解析】

如圖,因?yàn)?/span>ABAD,ABMA,所以,AB垂直于平面MAD,

由此知平面MAD垂直平面AC.

設(shè)EAD的中點(diǎn),FBC的中點(diǎn),則MEAD,所以,ME垂直平面AC,MEEF.

設(shè)球O是與平面MAD,ACMBC都相切的球.

不失一般性,可設(shè)O在平面MEF.于是OMEF的內(nèi)心.

設(shè)球O的半徑為r,則.

設(shè)AD=EF=a,因?yàn)?/span>,所以,

且當(dāng),即時(shí),上式取等號(hào),所以,當(dāng)AD=ME=時(shí),

與三個(gè)面MAD,AC,MBC都相切的球的半徑最大,并且這個(gè)最大半徑為.

OGMEG,易證OG//平面MAB,G到平面MAB的距離就是O到平面MAB的距離.

GMHMAH,則GHG到平面MAB的距離.

,,

,

,

.

,

O到平面MAB的距離大于球O的半徑r,同樣O到面MCD的距離也大于球O的半徑r,

故球O在棱錐M-ABCD內(nèi),并且不可能再大.

據(jù)此可得所求的最大球的半徑為.

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