【題目】已知四面體有五條棱長為3,且外接球半徑為2.動點(diǎn)P在四面體的內(nèi)部或表面,P到四個面的距離之和記為s.已知動點(diǎn)P,兩處時,s分別取得最小值和最大值,則線段長度的最小值為______.

【答案】

【解析】

設(shè)四面體為,其中,取的中點(diǎn)分別為,求出的長,將點(diǎn)到四個面的距離之和記為s,轉(zhuǎn)化為到其中兩個面的距離,利用等體積的方法分析出距離之和的最值,從而得到線段長度的最小值為,上兩點(diǎn)間的距離的最小值,得到答案.

四面體為,其中,設(shè).

的中點(diǎn)分別為,連接 ,如圖.

在等腰三角形中,有.

所以平面,又的中點(diǎn).

則四面體的外接球的球心一定在平面 .

同理可得四面體的外接球的球心一定在平面.

所以四面體的外接球的球心一定在.

連接,設(shè).

在直角三角形中,.

在三角形中,.

在直角三角形,.

所以長為定值,的長為定值.

根據(jù)條件有,設(shè)為, ,設(shè)為

設(shè)點(diǎn)到四個面,,,的距離分別為.

設(shè)四面體的體積為(為定值)

由等體積法有:

所以

所以

當(dāng)點(diǎn)上時,最小.

當(dāng)點(diǎn)遠(yuǎn)離時,的值增大,

由等體積法可得當(dāng)點(diǎn)上時,的值相等,且此時的值最大.

所以當(dāng)點(diǎn)上時,取得最值.

故線段長度的最小值為上兩點(diǎn)間的距離的最小值.

由上可知,.

所以,上兩點(diǎn)間的距離的最小值為.

故答案為:.

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