Cho mặt cầu tâm \(O\) bán kính \(R\). Xét mặt phẳng \(\left( P \right)\) thay đổi cắt mặt cầu theo giao tuyến là đường tròn \(\left( C \right)\). Hình nón \(R\) có đỉnh \(S\) nằm trên mặt cầu, có đáy là đường tròn \(\left( C \right)\) và có chiều cao \(h\left( {h > R} \right)\). Tính \(h\) để thể tích khối nón được tạo nên bởi \(\left( N \right)\) có giá trị lớn nhất.
Phương pháp giải
$S$ là đỉnh của hình nón thì $S,O$ và tâm đường tròn là giao tuyến của $\left( P \right)$ và mặt cầu phải thẳng hàng.
Lời giải của Tự Học 365

Ta có: Gọi bán kính $\left( C \right)$ với tâm là $I$ là $r$ thì dễ có $S$ phải thuộc $OI$ và :
$\begin{array}{l}OI = \sqrt {{R^2} - {r^2}} \to h = \sqrt {{R^2} - {r^2}} + R\\V = \dfrac{1}{3}\pi {r^2}h = \dfrac{1}{3}\pi {r^2}(\sqrt {{R^2} - {r^2}} + R)\end{array}$
Tới đây ta sẽ khảo sát hàm số:
$f(r) = {r^2}(\sqrt {{R^2} - {r^2}} + R) \to f'(r) = 2{\rm{r}}\sqrt {{R^2} - {r^2}} + 2{\rm{rR}} - \dfrac{{{r^3}}}{{\sqrt {{R^2} - {r^2}} }}$
$f'(r) = 0 \Leftrightarrow 2\sqrt {{R^2} - {r^2}} + 2{\rm{R}} - \dfrac{{{r^2}}}{{\sqrt {{R^2} - {r^2}} }} = 0 \Leftrightarrow 2({R^2} - {r^2}) - {r^2} + 2{\rm{R}}\sqrt {{R^2} - {r^2}} = 0$
$ \Leftrightarrow {(2{{\rm{R}}^2} - 3{{\rm{r}}^2})^2} = {(2{\rm{R}}\sqrt {{R^2} - {r^2}} )^2} \Leftrightarrow {r^2} = \dfrac{8}{9}{R^2} \to h = \dfrac{{4{\rm{R}}}}{3}.$
Đáp án cần chọn là: c
Toán Lớp 12