球に内接する立体の体積の最大値(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 球に内接する立体の体積の最大値(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
半径 1 の球に内接する直円錐の体積の最大値を求めよ.
球の中心を O とし,円錐の頂点を A,底面の中心を H とする.H が O に関して A と反対側にあるときは $\mathrm{OH}=t$,A と同じ側にあるときは $\mathrm{OH}=-t$ とする($-1<t<1$,下図).
高さは $\mathrm{AH}=1+t$,底面の半径を $r$ とすると $r^2=1-t^2$
体積は $V(t)=\dfrac{\pi}{3}(1-t^2)(1+t)$
\[ V'(t)=\frac{\pi}{3}\{-2t(1+t)+(1-t^2)\}=\frac{\pi}{3}(1+t)(1-3t) \]
$-1<t<1$ で $V'(t)=0$ となるのは $t=\dfrac{1}{3}$ で,その前後で $V'$ は正から負に変わる.
よって,最大値は $V\left(\dfrac{1}{3}\right)=\dfrac{\pi}{3}\cdot\dfrac{8}{9}\cdot\dfrac{4}{3}=\dfrac{32}{81}\pi$
⭐ お気に入り 0
ログインするとお気に入り・印刷リスト・PDF出力が使えます