题目内容

5.三棱锥P-ABC是半径为3的球内接正三棱锥,则P-ABC体积的最大值为8$\sqrt{3}$.

分析 设球心到棱锥底面的距离为x,则棱锥的高为x+3,利用勾股定理求出底面边长,代入体积公式,根据不等式的性质求出体积的最大值.

解答 解:设球心O到三棱锥底面ABC的距离为x,则0≤x<3,
设底面中心为O′,则O′A=$\sqrt{O{A}^{2}-OO{′}^{2}}$=$\sqrt{9-{x}^{2}}$,
∴底面边长AB=$\sqrt{3}$O′A=$\sqrt{27-3{x}^{2}}$,棱锥的高PO′=x+3,
∴VP-ABC=$\frac{1}{3}{S}_{△ABC}•PO′$=$\frac{1}{3}×\frac{\sqrt{3}}{4}(27-3{x}^{2})(x+3)$=$\frac{\sqrt{3}}{8}$(3+x)(6-2x)(x+3)≤$\frac{\sqrt{3}}{8}$($\frac{3+x+6-2x+x+3}{3}$)3=8$\sqrt{3}$.
当且仅当x+3=6-2x即x=1时取得等号.
故答案为8$\sqrt{3}$.

点评 本题考查了球与内接几何体的关系,空间想象能力,体积计算及不等式的应用,属于中档题.

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