题目
(2021 烟台一模 16)已知正三棱锥 - 的底面边长为 ,侧棱长为 ,其内切球与两侧面 、 分别切于点 、,则 的长度为 。
参考解答
解析:
1. 基本量
底面正三角形边长 ,底。设 为底面中心,则
锥高 。
侧面斜高:取 中点 ,则
是底面中心到 的距离:。
全表面积 。
体积 。
由等体积法 ,得内切球半径
2. 截面法求 的位置
考虑截面 --(过锥高 和 中点 )。该截面 ,它将侧面 截为线段 。
在该截面中,内切球被截成一个圆:圆心 在 上,,圆的半径为 。
此圆与 (底面截线)相切于 ,与 (侧面 的截线)相切于 。
作 于 ,则 (均 ),于是
在 中,由面积:
相似比:
在 中,。
而 ,验证得 。
即 在 上,且 。
3. 同理求
取 中点 ,同理在截面 -- 中, 在 上且
4. 求
在 中,、 分别在 、 上,且 ,故
在底面正三角形中,、 分别为 、 中点,由中位线定理
因此
答案: