正四棱锥S-ABCD内接于一个半径为R的球,那么这个正四棱锥体积的最大值为_.

问题描述:

正四棱锥S-ABCD内接于一个半径为R的球,那么这个正四棱锥体积的最大值为______.

设正四棱锥S-ABCD的底面边长等于a,底面到球心的距离等于x
则:x2+(

2
2
a) 2=R 2
而正四棱锥的高为h=R+x
故正四棱锥体积为:
V(x)=
1
3
×a2h
=
1
3
×a2(R+x)
=
2
3
(R 2−x 2)(R+x)

其中x∈(0,R)
2
3
(R 2−x 2)(R+x) =
1
3
(2R−2x)(R+x)(R+x)
1
3
×(
(2R−2x)+(R+x)+(R+x)
3
 3
=
64
81
R3
当且仅当x=
1
3
R
时,等号成立
那么这个正四棱锥体积的最大值为:
64
81
R3
故答案为:
64
81
R3