题目内容

【题目】一个半径为r的小球与一个半径为R的大球在一个内壁棱长为l的正四面体容器内向各个方向自由运动则该小球永远不可能接触到的容器内壁的面积是_________

【答案】

【解析】

设棱长为的正四面体的内切球半径为.易知,且该内切球在各面的切点到棱的距离为.

先考虑只有小球在正四面体容器中时,其不可能接触到的容器内壁面积小球在一个面上不能接触到的部分(如图阴影)面积为.

再考虑大小球均在正四面体容器中时的情形.

若两球均与正四面体的一个面相切,则切点之间的距离不小于.

时,可将小球挤在正四面体的一个角内,让大球从正四面体的一角移到另一角;

时,可将大球挤在正四面体的-个角内,让小球从正四面体的一角移到另一角.

结合

.

故大小球均能从正四面体一角移到另一角将大球挤在顶角内,则小球在底面中央不能接触到的圆形部分的面积为,其中,

.

综上,所求面积为.

故答案为:

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