Cho ba hình cầu có bán kính lần lượt là R1, R2 ,R3 đôi một tiếp xúc nhau và cùng tiếp xúc với mặt phẳng (P). Các tiếp điểm của ba hình cầu với mặt phẳng (P) lập thành một tam giác có độ dài cạnh lần lượt là 2, 3, 4. Tính tổng \(R_1 + R_2 + R_3\)
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi \(I_1,I_2,I_3\) là tâm của các hình cầu, M,N,P là các tiếp điểm của các hình cầu (như hình vẽ), H,K,F là tiếp ba hình cầu với mặt phẳng (P) (như hình vẽ).
Xét mặt phẳng \((I_1I_2KH)\), có:
\(\begin{array}{*{20}{l}} {HK = \sqrt {{I_1}{I_2}^2 - {{\left( {{I_2}K - {I_1}H} \right)}^2}} {\mkern 1mu} }\\ {{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} = \sqrt {{{\left( {{R_1} + {R_2}} \right)}^2} - {{\left( {{R_1} - {R_2}} \right)}^2}} }\\ {{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} = \sqrt {4{R_1}{R_2}} = 2 \Rightarrow {R_1}{R_2} = 1} \end{array}\)
Tương tự,
\(\begin{array}{l} {R_1}{R_3} = \frac{9}{4},{\mkern 1mu} {R_2}{R_3} = 4\\ \to {R_1}{R_2}{R_3} = \sqrt {1.\frac{9}{4}.4} = 3 \to \left\{ \begin{array}{l} {R_1} = \frac{3}{4}\\ {R_2} = \frac{4}{3}\\ {R_3} = 3 \end{array} \right. \end{array}\)
Vậy \( {R_1} + {R_2} + {R_3} = \frac{3}{4} + \frac{4}{3} + 3 = \frac{{61}}{{12}}\)