Cho mặt cầu (S) bán kính R. Hình nón (N) thay đổi có đỉnh và đường tròn đáy thuộc mặt cầu (S) Tính thể tích lớn nhất của khối nón (N)
A. 32 π R 3 81
B. 32 R 3 81
C. 32 π R 3 27
D. 32 R 3 27
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Đáp án A.
Kí hiệu như hình vẽ.
Ta thấy I K = r ' là bán kính đáy của hình chóp, A I = h là chiều cao của hình chóp.
Tam giác vuông tại K có IK là đường cao
⇒ I K 2 = A I . I M ⇒ r ' 2 = h . 2 r − h
Ta có V c o h p = 1 3 . π r ' 2 . h = 1 3 . π . h . h . 2 r − h = 4 3 π . h 2 . h 2 2 r − h .
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta có
h 2 . h 2 . 2 r − h ≤ h 2 + h 2 + 2 r − h 3 27 = 8 r 3 27
⇔ V c h o p ≤ 4 3 π . 8 r 3 27 = 32 81 . π r 3
Dấu bằng xảy ra khi h 2 = 2 r − h ⇔ h = 4 r 3 . Vậy ta chọn A
Gọi H là tâm mặt đáy của hình nón, O là tâm mặt cầu (S), đường thẳng IH cắt mặt cầu (S) tại điểm K.
Đáp án A
Theo bài ra, ta có khối nón (N) nội tiếp khối cầu (S).
Giả sử khối nón (N) có đỉnh A, tâm đáy I như hình vẽ bên với h = I A là chiều cao và bán kính đáy r = I K
Tam giác AMK vuông tại K, có I K 2 = I A . I M ⇔ r 2 = h 2 R − h
Suy ra V N = 1 3 π r 2 h = π 3 h 2 2 R − h = π 3 . 2 R h 2 − h 3
Xét hàm số f h = 2 R h 2 − h 3 trên khoảng 0 ; 2 R → max f h = 32 R 3 27
Vậy thể tích cần tính là V = π 3 . 32 R 3 27 = 32 π R 3 81