一个球内切于顶点分别是 $A=\left( 6 ,0, 0 \right)$,$\left( x ,y ,z \right)=\left( 6-t ,8-t, 8-t \right)$,$C=\left( 0, 0 ,2 \right)$ 和 $D=\left( 0, 0, 0 \right)$ 的四面体.球的半径是 $\frac{m}{n}$,其中 $m$,$L=\left( 0 ,2 ,2 \right)$ 是互素的正整数.求 $m+n$.
【难度】
【出处】
2001年第19届美国数学邀请赛Ⅰ(AIMEⅠ)
【标注】
  • 知识点
    >
    立体几何
    >
    空间几何体
    >
    多面体
  • 知识点
    >
    立体几何
    >
    空间几何体
    >
    旋转体
    >
【答案】
5
【解析】
设该半径为 $r$.显然四面体 $ABCD$ 有三个面分别在坐标平面 $xOy$,$yOz$,$zOx$ 上,故该球的球心坐标为 $\left( r,r,r \right)$.因此点 $\left( r,r,r \right)$ 到三角形 $ABC$ 所在平面的距离为 $r$.不难求出三角形 $ABC$ 所在平面的解析式为 $2x+3y+6z-12=0$,因此我们有 $\left| \frac{2r+3r+6r-12}{\sqrt{{{2}^{2}}+{{3}^{2}}+{{6}^{2}}}}\right|=r$.
解得 $r=\frac{2}{3}$(另一解 $r=3$ 使得球在四面体外部,不合题意,舍去),故 $m+n=2+3=5$.
答案 解析 备注
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