Question

已知一個(gè)圓錐的底面半徑為R，高為H，在其中有一個(gè)高為x的內(nèi)接圓柱． 如圖所示．
（1）若設(shè)圓柱底面半徑為r，求證：r=R（1-

x

H

）；
（2）當(dāng)x為何值時(shí)，圓柱的側(cè)面積最大？并求出這個(gè)最大值．

Answer 1

分析：（1）我們可以畫出圓錐的軸截面，將空間問題轉(zhuǎn)化為平面問題，然后根據(jù)相似三角形的性質(zhì)和比例的性質(zhì)，易得到結(jié)論．
（2）由圓柱的側(cè)面積公式，我們易得S_側(cè)=2πrx=2πxR（1-

x

H

），展開后易得一個(gè)關(guān)于x的二次函數(shù)解析式，根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)易得到其最大值，及對(duì)應(yīng)的x的值．

解答：解：（1）根據(jù)已知，如下圖所示

記軸截面為△SAB，EFGH為內(nèi)接矩形，F(xiàn)在SB上．
則

x

H

=

BF

SB

，

r

R

=

SF

SB

，
則

x

H

+

r

R

=1，
r=R（1-

x

H

）．（4分）
（2）S_側(cè)=2πrx=2πxR（1-

x

H

）（6分）
=

2πR

H

[-(x-

H

2

)2+

H2

4

]（8分）
當(dāng)x=

H

2

時(shí)，y_max=

πRH

2

（10分）

點(diǎn)評(píng)：本題考查的知識(shí)點(diǎn)是圓錐的幾何特征及圓錐及圓柱的側(cè)面積公式，將空間問題轉(zhuǎn)化為平面問題是解答立體幾何題最常用的思路．