Câu hỏi: Một mặt cầu gọi là ngoại tiếp một hình nón nếu mặt cầu đó đi qua đỉnh của hình nón và đi qua đường tròn đáy của hình nón. Hình nón như vậy gọi là nội tiếp mặt cầu đó.
a) Chứng minh rằng mọi hình nón đều có mặt cầu ngoại tiếp duy nhất.
b) Một hình nón có chiều cao và bán kính đáy bằng . Tìm bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình nón đó.
c) Cho hình nón nội tiếp mặt cầu bán kính . Nếu hình nón đó có chiều cao bằng thì bán kính đáy của nó bằng bao nhiêu? Tính diện tích xung quanh của hình nón đó.
a) Chứng minh rằng mọi hình nón đều có mặt cầu ngoại tiếp duy nhất.
b) Một hình nón có chiều cao
c) Cho hình nón nội tiếp mặt cầu bán kính
Lời giải chi tiết
Hình nón có đỉnh và đường tròn đáy là .
Lấy điểm trên thì vuông tại .
là trục của đường tròn nên là tâm của mặt cầu ngoại tiếp hình nón khi và chỉ khi thuộc và cách đều hai điểm .
Vậy là giao điểm của với mặt phẳng trung trực của .
Mặt cầu tâm bán kính là mặt cầu ngoại tiếp duy nhất.
b)
Kẻ đường kính của mặt cầu ngoại tiếp hình nón
vuông tại có đường cao .
Ta có:
Vậy bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình nón là
c) Nếu hình nón có chiều cao , bán kính đáy là nội tiếp mặt cầu bán kính thì theo câu b) ta có hệ thức .
Vậy
Độ dài đường sinh
Diện tích xung quanh của hình nón là
Hình nón
Lấy điểm
Vậy
Mặt cầu tâm
b)
Kẻ đường kính
Ta có:
Vậy bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình nón là
c) Nếu hình nón có chiều cao
Vậy
Độ dài đường sinh
Diện tích xung quanh của hình nón là