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·一,以O为圆心制作一个小的圆。二,在小的圆内制作一内接正方形ABCD:3CE,以正方形ABCD道的斜边向外做等腰三角形,使等腰三角形的顶点落在大圆上。
·如图四,将正方形ABCD作为正四能锥的底,四个等腰三角形作为正四棱的侧面折起,使四个等腰三角形的顶点重合。阿:要使所制作的正四能锥体积最大则小圆半径为多少?像这种是一些立体结合的最大体积的问题,像这种问题肯定都是要变成一个函数问题,然后再利用相关的东西去求函数的最值、函数问题。
像这里整个圆半径为四,然后里面一个小圆,假设小圆半径,这里连接它 O到,假设它是一个R或者说 X,用A8,这样这个外接正方形它的边床,当然是一个根号二X。
现在要以这一个一条边往外做一个等腰三角形,如果连接O G,由于 OS等于O道,所以OS是一个垂直平行线,垂直平行线,两条OS是半径四,这是一个小的等腰直角三角形,这是二分之根号二X,所以这一条往外沿出去的部分,就是一个四减去二分之更好I X。
·接下来当把这一个新的正棱给它真正的折起来的时候,这个V C道会沿着C刀往上去翻上来,三角形 OS刀做一个侧面,这一条四减去二倍根号二,就是这个侧面上的一条高,是一条叫做斜高的东西。
可以把图画一下,底下是一个正方形,然后四个全等的等腰三角形,找到一起来。假设H E F,它们就在这里,然后这里只要标一个c 道,看这一条就行了。作为 G C 道而言,这个O点肯定是高,许老师2024高考将根号2××的平方乘上这个高就是这个表达式,根号下面十六减掉四倍根号2 x,这样给它画出来是三分之二倍的。
·这里有个x平方在外面,根号这个东西在等于二三角形的高,也是这个正式上最终的斜高,就这样四减去二分之根号二x。
·但是要算体积,要的是真正的高,所以这里还得把这一条线给连起来,显然c到和o g垂直c到也和这条g,只能随便标个字母叫做m。c道垂直于 g m,垂直于 g o,那么它和平面g m垂直和o m一定也是垂直的,这是一个终点。
·这一个正方形的边长是根号二 x,所以这两段都是一个三分之二根号二x,从而我们的 go。就可以去表示出来是真正的高 h,根号下面勾股定理,四减去二分之根号x的平方再减去这一半,边长一半,二分之根号 x的平方。这个东西可以化解出来,等于根号下面是一个十六减掉,这里二倍之后是四倍,正好二x,加上这个和减去这个底下掉就不管它了,就这么多是一个王八底,就先暂时不管它。
·有了这个高之后体积v,当然就可以算了,体积v等于三分之一的底子面积乘以高,底面积是根号二x的平方,乘上这个高就是这个表达式,根号下面十六减掉四倍根号二 x,这样给它画出来是三分之二倍的。
·这里有个x,平方在外面,然后根号这个东西在里面,有根号比较方,就把根号外面的放到里面来。x上方看根号变成 x的四次方,就是十六倍x的四次方减掉四倍根号二x的五次方来得到这个数字。
这样就其他部分都不用考虑,因为是不变的,只要考虑里面这一层东西它的坠子就行了。顺便还可以看一下x的取值范围,作为这条斜边肯定要比这条直角边要大,所以这里还有一个四减去二分之根号二 x,它肯定要大于这一个二分之根号二 x,才有这一条真正的高存在,所以这里得到四大于根号二 x,x不能太大,要小于一个二倍,然后x肯定是要大于零的,就是正方形画的小一点,比较尖尖的正常的缀肯定是存在的。
这样得到了x的范围,就要在这个范围内求这一个函数的最大值就可以了,所以把它当成一个函数好叫做 f x,给它去求解就行了。许老师2024高考数学100天提升038正四棱锥、体积最大。
²是六十四倍x立方减掉二十几倍根号二x的四次方,大家嫌麻烦也可以先把这个四给它提一提,都没关系。这里可以提出一个四倍x的三棱锥出来,前面还有个十六减去,这边还有个五倍根号二x。很明显这个x是个大于零的,所以只要看十六减去五倍根号二x的正负就行了。
这个分界点就是当x等于五倍根号二分之十六的时候,也就是五分之八倍根号二的时候,五分之八倍根号二是小于这个二倍根号二的,所以确实是在范围内有极致点的这个点在里面,从而可以得到占零到五分之八倍根号二这一段里面。
这个一字函数肯定是一个整数,函数是单调提升的五分之八倍根号二到二倍根号之间,这个一字函数是小于零,整个函数xd减,所以x的最大值。就等于当x取五分之八倍根号二的时候,距离多少这边就不再计算了,这个大家可以算,这里反正是可以很清楚算出来的。这里根号二和根号二是可以乘成一个整数的,这个体积微的最大值当然就出来了,并且题目里面最终结束只要求小圆的半径,小圆的半径其实就已经算好了,直接选c就可以了。
像很多的立体几何里面要求一个形状会发生一些改变的图形,最大体积或者最小体积的问题其实都会追究一个,都会把它归结为一个函数的问题。找到一个合适的量设它为 x,然后再把其的量一个一个用x表示出来。最终可以把体积用一个函数,关键是表示出来。函数如果简单一点可能是个二次函数,或者是可以用一些基本不等式,这里的方法可以去做,复杂一点可以通过倒影去处理,然后要稍微做一下这些自变量的阈值范围。
本期视频就到这边结束了,我是许老师,下期再见。
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