Cho hình lập phương \[ABCD.A'B'C'D'\] có cạnh bằng \[2cm\]. Một mặt cầu đi qua tám đỉnh \[A,B,C,D,A',B',C',D'\] của hình lập phương đó (như hình vẽ).

a) Tính bán kính hình cầu trên.

b) Tính thể tích hình cầu trên.

· Với \[R = 3\]

+ Diện tích mặt cầu có bán kính \[R\] là: \[S = 4\pi {R^2} = 4\pi {.4^2} = 64\pi \left( {d{m^2}} \right)\]

+ Thể tích của hình cầu có bán kính \[R\] là: \[V = \frac{4}{3}\pi {R^3} = \frac{4}{3}\pi {.4^3} = \frac{{256}}{3}\pi \left( {d{m^3}} \right)\]

· Với \[S = 144\pi \]

+ Bán kính mặt cầu là:

\[\begin{array}{l}S = 4\pi {R^2}\\{R^2} = \frac{S}{{4\pi }}\\{R^2} = \frac{{144\pi }}{{4\pi }}\\{R^2} = 36\\ \Rightarrow R = 6\left( {dm} \right)\end{array}\]

+ Thể tích của hình cầu có bán kính \[R\] là: \[V = \frac{4}{3}\pi {R^3} = \frac{4}{3}\pi {.6^3} = 288\pi \left( {d{m^3}} \right)\]

· Với \[V = 36\pi \]

+ Bán kính mặt cầu là:

\[\begin{array}{l}V = \frac{4}{3}\pi {R^3}\\{R^3} = \frac{{3V}}{{4\pi }}\\{R^3} = \frac{{3.36\pi }}{{4\pi }}\\{R^3} = 27\\R = 3\left( {dm} \right)\end{array}\]

+ Diện tích mặt cầu có bán kính \[R\] là: \[S = 4\pi {R^2} = 4\pi {.3^2} = 36\pi \left( {d{m^2}} \right)\]

· Với \[S = 196\pi \]

+ Bán kính mặt cầu là:

\[\begin{array}{l}S = 4\pi {R^2}\\{R^2} = \frac{S}{{4\pi }}\\{R^2} = \frac{{196\pi }}{{4\pi }}\\{R^2} = 49\\ \Rightarrow R = 7\left( {dm} \right)\end{array}\]

+ Thể tích của hình cầu có bán kính \[R\] là: \[V = \frac{4}{3}\pi {R^3} = \frac{4}{3}\pi {.7^3} = \frac{{1372}}{3}\pi \left( {d{m^3}} \right)\]

a) Do mặt cầu tiếp xúc hết sáu mặt của hình lập phương tại trung điểm các đường chéo của sáu mặt hình lập phương nên bán kính của hình cầu bẳng nửa cạnh hình lập phương hay \(R = \frac{3}{2}cm\).

Diện tích mặt cầu là: \[S = 4\pi {R^2} = 4\pi {\left( {\frac{3}{2}} \right)^2} = 9\pi \left( {c{m^2}} \right)\]

b) Thể tích hình cầu \(V = \frac{4}{3}\pi {R^3} = \frac{4}{3}\pi .{\left( {\frac{3}{2}} \right)^3} = 9\pi \left( {c{m^3}} \right)\).