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求正四棱锥的外接球半径与内切球半径之比的最小值.


不妨设底边边长为 2a, 设高 h=1. 我们找出内切圆、外接圆圆心对应的特征三角形(分别对应图中的 蓝色红色 三角形). 如图,I 是角平分线与 y 轴的交点,由角平分线定理得r1r=aa2+1r=aa+a2+1.
O是斜边中垂线y12=2a(x22a)y轴的交点,故令x=0, 得R=1y|x=0=12+a2.
a=12(u1u),u>1,有Rr=14(u2+1u2)12(u1u)12(u1u)+12(u+1u)=12u4+1u21=12((u21)+2u21+2)2+1.
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