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______.
答
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+(
a) 2=R 2
2
2
而正四棱锥的高为h=R+x
故正四棱锥体积为:
V(x)=
×a2h=1 3
×a2(R+x)=1 3
(R 2−x 2)(R+x)2 3
其中x∈(0,R)
∵
(R 2−x 2)(R+x) =2 3
(2R−2x)(R+x)(R+x)≤1 3
×(1 3
) 3=(2R−2x)+(R+x)+(R+x) 3
R364 81
当且仅当x=
R时,等号成立1 3
那么这个正四棱锥体积的最大值为:
R364 81
故答案为:
R364 81