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圆锥侧面积为π,求轴截面周长最小

时间2024-12-23 16:02:57 提问来自 广东省广州市 的网友 分类创作 浏览11
为了找到圆锥轴截面周长最小的条件,我们首先需要理解圆锥的侧面积和轴截面周长之间的关系。 1. **圆锥的侧面积**: 圆锥的侧面积 \(A\) 由公式 \(A = \pi r l\) 给出,其中 \(r\) 是圆锥的底面半径,\(l\) 是圆锥的斜高。根据题目,圆锥的侧面积为 \(\pi\),所以有: \[ \pi r l = \pi \implies r l = 1 \] 2. **圆锥的轴截面周长**: 圆锥的轴截面是一个等腰三角形,其底边是圆锥的底面直径 \(2r\),两腰是圆锥的斜高 \(l\)。因此,轴截面的周长 \(P\) 为: \[ P = 2r + 2l = 2(r + l) \] 3. **最小化轴截面周长**: 我们需要在约束条件 \(r l = 1\) 下最小化 \(P = 2(r + l)\)。这等价于最小化 \(r + l\)。使用算术平均数-几何平均数不等式(AM-GM不等式),我们有: \[ r + l \geq 2\sqrt{r l} = 2\sqrt{1} = 2 \] 等号成立当且仅当 \(r = l\)。将 \(r = l\) 代入约束条件 \(r l = 1\),我们得到: \[ r^2 = 1 \implies r = 1 \quad \text{(since \(r\) is positive)} \] 因此, \(l = 1\)。 4. **计算轴截面周长**: 当 \(r = 1\) 和 \(l = 1\) 时,轴截面的周长为: \[ P = 2(r + l) = 2(1 + 1) = 4 \] 因此,圆锥的轴截面周长的最小值是 \(\boxed{4}\)。

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