1. 建立轴截面截面图,利用相似三角形求出内切球的半径
考虑圆锥及内切球的轴截面:截面为一个等腰三角形与其内切圆。
等腰三角形的底边长为圆锥底面直径 2r=12 cm,腰长为母线 l=10 cm,高为圆锥的高 h=8 cm。
设内切球的半径为 R(即内切圆半径)。
设圆锥顶点为 V,底面圆心为 M,球心为 O,球与母线的切点为 T。
在 Rt△VTO 与 Rt△VMA 中,由于 ∠V 为公共角,且 ∠VTO=∠VMA=90∘,故 △VTO∼△VMA。
根据相似三角形对应边成比例可得:
MAOT=VAVO
代入已知量 OT=R,MA=6 cm,VO=h−R=8−R,VA=10 cm:
6R=108−R
解方程:
10R=6(8−R)⟹16R=48⟹R=3 cm
2. 代入公式计算球的表面积和体积
将球的半径 R=3 cm 代入公式计算:
球的表面积:
S=4πR2=4π×32=36π cm2
球的体积:
V=34πR3=34π×33=36π cm3
答案球的表面积为 36π cm2,体积为 36π cm3。