问题
选择题
正四面体的内切球(与正四面体的四个面都相切的球)与外接球(过正四面体四个顶点的球)的体积比为( )
A.1:3
B.1:9
C.1:27
D.与正四面体的棱长无关
答案
过点D作DE⊥平面ABC,垂足为E,则E是正三角形ABC的中心
则根据球的对称性和正四面体的性质,得外接球和内切球的球心在同一点处,设为I,则I在高线DE上
延长CE,交AB于G,连接DG,过C作DG边上的高CF,则I在CF上
I到平面ABC的距离IE等于内切球半径r,ID=IC=R是外接球半径
设正四面体棱长为1,则
正△ABC中,CG=
,CE=3 2
CG═2 3
,GE=3 3
CG=1 3
,3 6
Rt△DEG中,DG=CG=
,可得DE=3 2
=DG2-GE2 6 3
∵Rt△DEG∽Rt△CEI,
∴
=EG EI
,即 DE CE
:EI=3 6
:6 3
,可得EI=3 3
,所以ID=DE-EI=6 12
即r=6 4
,R=6 12
,6 4
可得
=1:3,体积比为1:27.R r
故选C.