每日一题[1489]四球相切

半径分别为 $6,6,6,7$ 的四个球两两外切.它们都内切于一个大球,则大球的半径是_______.

答案      $14$.

解析      设这四个球的球心分别为 $A,B,C,D$,其中球 $D$ 的半径为 $7$,则所求大球的的球心 $O$ 位于正三棱锥 $D-ABC$ 的高 $DH$ 上,其中 $H$ 为 $\triangle ABC$ 的中心.正三棱锥 $D-ABC$ 的底面边长为 $12$,侧棱长为 $13$,于是高\[DH=\sqrt{13^2-\left(\dfrac{12}{\sqrt 3}\right)^2}=11.\]记大球的半径为 $R$,则 $O$ 到 $D$ 的距离为 $R-7$,于是 $O$ 到平面 $ABC$ 的距离为 $18-R$,进而有\[(18-R)^2+\left(\dfrac{12}{\sqrt 3}\right)^2=(R-6)^2,\]解得\[R=14.\]

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