题目内容

(2012•南充三模)如图,长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=a,AD=b,AA1=c,其外接球球心为点O,外接球体积为
32
3
π
,A、C两点的球面距离为
4
3
π
,则
1
a2
+
4
b2
的最小值为
3
4
3
4
分析:利用长方体三边长求出球半径求出球的半径,通过球面距离求出球心角,通过基本不等式,求出表达式的最小值.
解答:解:∵外接球体积为
32π
3
,∴R=2,
球的直径即为长方体的对角线长,
即2R=
a 2+b 2+c 2
=4

A、B两点在该球面上的球面距离为
4
3
π

在等腰三角形OAC中,OA=OC=R=2
球心角∠AOC=
3
,AC=2
3

∴a2+b2=12,
1
a2
+
4
b2
=
1
12
×(
1
a2
+
4
b2
)× (a2+b2)

=
1
12
(5+
b2
a2
+
4a2
b2
)

1
12
(5+2
b2
a2
4a2
b2
)

=
9
12
=
3
4
.当且仅当b=2a时取等号.
故答案为:
3
4
点评:本题主要考查球的性质、球内接多面体、球面距离及基本不等式,是中档题.
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