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堆雪人

如何将一个大球分成3个不同的小球来制作一个特殊的雪人?
堆雪人
23 人挑战成功
趣味数学挑战

完成本期挑战需要达到:

高中数学水平

题目

小明有一个半径为的球形雪球,他想用这个雪球制作一个雪人, 雪人由底座、躯干和头部三个球体组成,躯干比底座小, 头部比躯干小. 如果要求三部分的半径都是正整数, 那么三部分的半径依次应为 __________.

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选项

你知道球体体积公式吗?如果不用微积分怎么求球体体积呢?下面介绍用祖暅原理求球体的体积.

祖暅原理:两个同高的立体,如在等高处的截面积相等,则体积相等.

现有一个半球体,和一个圆柱. 设半球体的半径为 . 圆柱与半球体是等高的,高度是 ,半径也是 . 在这个圆柱中挖去一个倒置的圆锥. 圆锥的底面半径是 ,高也是 ,所以它的母线与水平面的夹角是 .

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用不同高度的平面去截这两个物体,如果在每一个高度的横截面的面积都相等,则这两个物体体积相等.

(1)一个高度是 的平面,与半球体相交的部分是一个小圆.

已知半径 和高度 ,根据勾股定理,小圆的半径 为:

小圆的面积为:

(2)高度是 的平面,与圆柱相交的部分是一个圆环.

圆环的大半径是 ,小半径是 .

因为圆锥的母线与水平面的夹角是 ,高度 可以与小半径组成一个等腰直角三角形的两条直角边,所以小半径的长度等于高度 .

因此圆环的面积为:

由以上分析可得

根据祖暅原理,两个同高的立体,如在等高处的截面积相等,则体积相等.

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发布于3 年前
慕容玖
level4
0,我好像发现了啥橘子老君发表于3 年前
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