Сфера радиуса 3 вписана в каркас тетраэдра (т. е. касается всех его рёбер). Сумма длин рёбер тетраэдра составляет 60. Докажите, что объём тетраэдра не превосходит 90.
Обозначим наш тетраэдр ABCD, центр сферы, вписанной в каркас, за O, а саму сферу за S. Объём тетраэдра равен сумме объёмов маленьких тетраэдров OABC, OABD, OACD и OBCD.
Пересечение S и плоскости ABC это вписанная окружность треугольника ABC. Обозначим за I её центр, тогда OI — высота тетраэдра OABC. Пусть R — радиус сферы S, r — радиус вписанной окружности треугольника ABC, тогда выполняется равенство Тогда
где
Таким образом, Складывая объёмы четырёх маленьких тетраэдров мы получаем
а сумма полупериметров граней это в точности сумма длин рёбер тетраэдра. Значит,
чтд.