设半径为的球面的球心在定球面上,问当为何值时,球面在定球面内部的那部分的面积最大?
答案
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设定球球心为 ,动球面 的球心为 ,则 。对 ,令 为向量 与 的夹角。由 ,条件 等价于
即 。因此只有 时存在所求球冠。
球冠的高为
故面积为
求导得
在 内唯一的内部驻点为 。面积在该点前递增、该点后递减,且两端的极限或取值均为 ,所以最大值在
处取得。
设定球球心为 ,动球面 的球心为 ,则 。对 ,令 为向量 与 的夹角。由 ,条件 等价于
即 。因此只有 时存在所求球冠。
球冠的高为
故面积为
求导得
在 内唯一的内部驻点为 。面积在该点前递增、该点后递减,且两端的极限或取值均为 ,所以最大值在
处取得。