ЗАДАЧИ
problems.ru
О проекте | Об авторах | Справочник
Каталог по темам | по источникам |
К задаче N

Проект МЦНМО
при участии
школы 57
Задача 110291
Темы:    [ Касающиеся сферы ]
[ Куб ]
Сложность: 3
Классы: 10,11
В корзину
Прислать комментарий

Условие

Два шара касаются друг друга и граней трёхгранного угла, все плоские углы которого прямые. Найдите отношение радиусов этих шаров.

Решение

Рассмотрим куб с вершиной P. Пусть его диагональ, проведённая из вершины P, образует с плоскостями трёх граней, содержащих вершину P, углы, равные α. Если
ребро куба равно c, то его диагональ равна c
√3
. Значит,

sin α = 
c
c√3
 = 
1
√3
.

Пусть касающиеся шары радиусов r и R (r < R) с центрами O₁, O₂ вписаны в трёхгранный угол с вершиной P некоторого куба, M₁ и M₂ ─ точки касания шаров с плоскостью какой-нибудь грани трёхгранного угла, Q ─ точка касания шаров. Тогда O₁M₁ и O₂M₂ ─ перпендикуляры к этой плоскости, точка Q лежит на отрезке O₁O₂, прямая O₁O₂ с этой плоскостью угол α.

Проведём плоскость через параллельные прямые O₁M₁ и O₂M₂. Опустим перпендикуляр O₁F из центра O₁ меньшего шара на прямую O₂M₂. В прямоугольном треугольнике O₁FO₂ известно, что

O₁O₂ = R + r,    O₂F = R − r,    ∠FO₁O₂ = α.

Поэтому

R − r
R + r
 = 
O₂F
O₁O₂
 = sin ∠FO₁O₂ = sin α = 
1
√3
.

Тогда

(R − r)√3 = R + r,    R(√3 − 1) = r(√3 + 1).

Следовательно,

r
R
 = 
√3 − 1
√3 + 1
 = 2 − 
√3
.

Источники и прецеденты использования

web-сайт
Название Система задач по геометрии Р.К.Гордина
URL http://zadachi.mccme.ru
задача
Номер 8389

© 2004-... МЦНМО (о копирайте)
Пишите нам