问题
填空题
一个正三棱柱有一个内切球(球与三棱柱的两个底面和三个侧面都相切)和一个外接球(球经过三棱柱的六个顶点),则此内切球、外接球与正三棱柱三个几何体的表面积之比为1:______:______.
答案
设正三棱柱底面正三角形的边长为a,其内切球的半径为R
当球外切于正三棱柱时,球的半径R等于正三棱柱的底面正三角形的重心到对边的距离即R=
a,到相对棱的距离是 3 3
a2 3 3
又正三棱柱的高是其内切球半径的2倍,故正三棱柱的高为
a,2 3 3
球外接正三棱柱时,球的球心是正三棱柱高的中点,且球的球心与正三棱柱两个底面正三角形构成两个正三棱锥,顶点在底面上的投影恰好是底面三角形的重心到顶点的距离
a,棱锥的高为 2 3 3
a3 3
故正三棱锥外接球的半径满足 R22=(
a)2+(2 3 3
a)2=3 3
a2,5 3
三棱柱的表面积为:2×
a2+3a× 3 4
a=2 3 3
a25 3 2
∴内切球、外接球与正三棱柱三个几何体的表面积之比4(π
a2):(4π1 3
a2):5 3
a2=R2:R22=1:5:5 3 2
.9 3 2π
故答案为:5;
.9 3 2π