题目内容

17.四面体的一条棱长为x,其余棱长均为3,当该四面体体积最大时的表面积为$\frac{9\sqrt{3}}{2}+\frac{9}{4}\sqrt{15}$.

分析 判断几何体体积最大时的结构特征,然后利用四面体的表面积就是表面四个三角形的面积和,可直接运用三角形的面积求解.

解答 解:△ABC和△BCD都是边长为3的正三角形,三棱锥的体积的最大值,是A到底面的距离最大时取得,就是侧面ABC与底面BCD垂直时取得最大值.此时
△ABD和△ACD是全等的等腰三角形,其腰长为3,底边长为x=$\frac{3\sqrt{6}}{2}$,
∴S△ABC=S△BCD=$\frac{\sqrt{3}}{4}×{3}^{2}$=$\frac{9\sqrt{3}}{4}$,
S△ABD=S△ACD=$\frac{1}{2}×\frac{3\sqrt{6}}{2}×\sqrt{9-(\frac{3\sqrt{6}}{4})^{2}}$=$\frac{9}{8}\sqrt{15}$,
∴当四面体的体积最大时,其表面积S=$\frac{9\sqrt{3}}{2}+\frac{9}{4}\sqrt{15}$.
故答案为:$\frac{9\sqrt{3}}{2}+\frac{9}{4}\sqrt{15}$.

点评 本题考查了棱锥的体积和表面积,考查了学生的空间想象能力和数学转化能力,此题是中档题.

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