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问题: 高一数学(解析几何)5

高一数学(解析几何)

问题如下:

解答:

设后放入的球的半径为r。则,后来放入的球与原先的球相切,且两个球均与正方体相切。(要使得全部淹没在水中,则后来的球还与正方体的上表面相切)。设两球球心的连线与正方体下表面的夹角为θ,则:
沿正方体底面对角线向下投影,有:
√2R+(R+r)cosθ+√2r=2√2R
===> (R+r)cosθ=√2(R-r)
===> cosθ=√2(R-r)/(R+r)
沿正方体对角面横向竖直的棱投影,有:
R+(R+r)sinθ+r=2R
===> (R+r)sinθ=R-r
===> sinθ=(R-r)/(R+r)
而sin^θ+cos^θ=1,所以:
[√2(R-r)/(R+r)]^+[(R-r)/(R+r)]^=1
===> 3(R-r)^=(R+r)^
===> √3(R-r)=R+r
===> r=(√3-1)R/(√3+1)
===>