四面体的六条棱中,有五条棱长都等于a.求该四面体的体积的最大值?当四面体的体积最大时,求其表面积?

2个回答

  • 设四面体PA=PB=AB=AC=BC=a,PC=x,

    可以看作正三角形ABC不动,而正三角形PAB沿轴AB转动,x(PC是变化的),

    取AB中点D,连结PD、CD,

    ∵△PAB和△CAB均是正△,

    ∴PD⊥AB,CD⊥AB,

    ∴AB⊥平面PDC,

    VP-ABC=VB-PDC+VA-PDC=S△PDC*AB/3,

    S△PDC=(PD*CD*sin

    PD=CD=√3a/2,

    当〈PDC=90°时正弦有最大值为1,

    ∴S△PDC(max)=(√3a/2)*(√3a/2)*1/2=3a^2/8,

    ∴V(max)=a*(3a^2/8)/3=a^3/8.

    四面体的体积的最大值为a^3/8.

    当体积最大时,有两个正三角形,两个等腰三角形,

    S△PAB=S△ABC=√3a^2/4,

    △PDC是RT等腰△,

    PC=√2PD=√6a/2,

    余弦定理,cos

    sin

    S△PBC=S△PAC=a*a*sin

    ∴S=2*√3a^2/4+√15a^2/4

    =(2√3+√15)a^2/4.

    当四面体的体积最大时,其表面积为(2√3+√15)a^2/4.