問題17952・・・やどかりさんのブログ https://blogs.yahoo.co.jp/oka_yadokary/38778213.html#38778213 より Orz〜
正四面体とその外接球,内接球があり、その半径の和が 10 のとき、正四面体の体積は?
解答
[解答1]
正四面体ABCDにおいて、ABの中点をM ,CDの中点をN ,△BCDの重心をG とすれば、
正四面体の中心は AG上にある(AGを 3:1 に内分する点で、MNの中点)ので、
外接球,内接球の半径の和が AG=10 になります。
正四面体ABCDの1辺を 2a とすれば、AN=BN=a√3 、MN=√(AN2−AM2)=a√2 です。
△ABN=AB・MN/2=BN・AG/2 、(2a)(a√2)/2=(a√3)・10/2 、a=(5√3)/√2 、a2=75/2 です。
△BCD=CD・BN/2=(2a)(a√3)/2=a2√3=(75√3)/2 、
正四面体の体積は △BCD・AG/3={(75√3)/2}・10/3=125√3 です。
[解答2]
正四面体の体積を V ,表面積を S ,外接球の半径を R ,内接球の半径を r とします。
図のように、1辺の長さが a の立方体から 側面が等辺の長さが a での直角二等辺三角形である
正三角錐4個を除けば、その体積は立方体の 1−4・1/6=1/3 になるので、
正四面体の1辺の長さを a√2 とすれば、体積は V=a3/3 です。
この正四面体の表面積は S=4・(√3)(a√2)2/4=2a2√3 です。
従って、内接円球の半径は r=3V/S=a3/(2a2√3)=a/(2√3) になります。
また、外接球の直径は 立方体の対角線と等しく、2R=a√3=3a/√3 、R=3a/(2√3) です。
R+r=3a/(2√3)+a/(2√3)=2a/√3=10 だから,、a=5√3 となり、V=(5√3)3/3=125√3 です。
*[解答1]の方で...^^
正三角形*r*(4/3)=正四角錐 正四角錐の重心は高さを3:1に内分する点 so...r+R=10=高さ...4r=10...r=5/2 正三角形の1辺:x 高さ^2=x^2*(1-(√3/2)(2/3))^2=(2/3)x^2=10^2 so... 正四面体の体積 =(√3/3)*x^2*r =(√3/3)*100*(3/2)*(5/2) =500√3/4 =125√3
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