求半径为R的球的内接圆柱的体积的最大值,且求出圆柱体积最大时的底面半径.

问题描述:

求半径为R的球的内接圆柱的体积的最大值,且求出圆柱体积最大时的底面半径.

设圆柱体的底面半径为r,
则球心到底面的高(即圆柱高的一半)为d,
则d=

R2r2

则圆柱的高为h=2
R2r2

则圆柱的体积V=πr2h≤
1
2
π(r2+h)
当且仅当r2=h时V取最大值
即r2=2
R2r2

即r=
2(
1+R2
−1)
时,
圆柱体积取最大值.
答案解析:本题考查的知识点是棱柱、棱锥、棱台的体积,为求出圆柱体积最大时的底面半径,我们可以设圆柱体的底面半径为r,进而根据截面圆半径、球半径、球心距满足勾股定理,我们可以用R与r表示出圆柱的高,进而得到其体积的表达式,然后结合基本不等式,即可得到圆柱体积最大时的底面半径的值.
考试点:棱柱、棱锥、棱台的体积.
知识点:若球的截面圆半径为r,球心距为d,球半径为R,则球心距、截面圆半径、球半径构成直角三角形,满足勾股定理,即R2=r2+d2