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【题目】设棱锥M-ABCD的底面是正方形,且MA=MD,MA⊥AB.如果△AMD的面积为1,试求能够放入这个棱锥的最大球的半径.

【答案】

【解析】

如图,因为ABADABMA,所以,AB垂直于平面MAD

由此知平面MAD垂直平面AC.

EAD的中点,FBC的中点,则MEAD,所以,ME垂直平面ACMEEF.

设球O是与平面MADACMBC都相切的球.

不失一般性,可设O在平面MEF.于是OMEF的内心.

设球O的半径为r,则.

AD=EF=a,因为,所以

且当,即时,上式取等号,所以,当AD=ME=时,

与三个面MADACMBC都相切的球的半径最大,并且这个最大半径为.

OGMEG,易证OG//平面MABG到平面MAB的距离就是O到平面MAB的距离.

GMHMAH,则GHG到平面MAB的距离.

,

.

,

O到平面MAB的距离大于球O的半径r,同样O到面MCD的距离也大于球O的半径r

故球O在棱锥M-ABCD内,并且不可能再大.

据此可得所求的最大球的半径为.

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