Câu hỏi
Có 4 viên bi hình cầu bán kính bằng 1cm. Người ta đặt 3 viên bi tiếp xúc nhau và cùng tiếp xúc với mặt bàn. Sau đó đai 3 viên bi đó lại và đặt 1 viên bi thứ 4 tiếp xúc vởi cả 3 viên bi trên như hình vẽ bên dưới. Gọi O là điểm thuộc bề mặt của viên bi thứ 4 có khoảng cách đến mặt bàn là lớn nhất. Khoảng cách từ O đến mặt bàn bằng
- A \(\dfrac{7}{2}.\)
- B \(\dfrac{{6 + 2\sqrt 6 }}{3}.\)
- C \(\dfrac{{3 + 2\sqrt 6 }}{3}.\)
- D \(\dfrac{{4\sqrt 6 }}{3}.\)
Phương pháp giải:
Ta đánh số các viên bi như hình vẽ.
Gọi tâm của các viên bi 1, 2, 3,4 lần lượt là A, B, C, D.
Vì 4 viên bi tiếp xúc nhau, nên các điểm tiếp xúc của đôi một 4 viên bi này là trung điểm của các cạnh của tứ diện đều ABCD.
Khoảng cách từ O đến mặt bàn bằng OJ = OA + AI + IJ
(I là tâm của tam giác BCD)
OA = IJ =1.
Tính AI !
Lời giải chi tiết:
Tứ diện đều ABCD có cạnh đều bằng 2
( do BC = BM + MC = 1 + 1 = 2).
Tam giác ACD đều, cạnh bằng 2 => Chiều cao \(AN = 2.\dfrac{{\sqrt 3 }}{2} = \sqrt 3 \)
Tam giác BCD đều, cạnh bằng 2, I là trọng tâm
=> \(IN = \dfrac{1}{3}BN = \dfrac{1}{3}.\sqrt 3 = \dfrac{{\sqrt 3 }}{3}\)
Tam giác AIN vuông tại I, theo Pytago ta có: \(AI = \sqrt {A{N^2} - I{N^2}} = \sqrt {{{\left( {\sqrt 3 } \right)}^2} - {{\left( {\dfrac{{\sqrt 3 }}{3}} \right)}^2}} = \sqrt {\dfrac{8}{3}} = \dfrac{{\sqrt {24} }}{3} = \dfrac{{2\sqrt 6 }}{3}\)
Vậy, khoảng cách từ O đến mặt bàn bằng OJ = OA + AI + IJ = 1 + \(\dfrac{{2\sqrt 6 }}{3}\)+ 1 = \(\dfrac{{6 + 2\sqrt 6 }}{3}\)
Chọn: B.