Четыре конуса с общей вершиной попарно касаются друг друга внешним образом. Первые два и последние два конуса имеют одинаковый угол при вершине. Найдите максимальный угол между осями симметрии первого и третьего конусов. Углом при вершине конуса называется угол между его образующими в осевом сечении.
Пусть 2α и 2β — углы при вершине соответственно первого и третьего конусов. Отложим на осях симметрии первых двух конусов разные отрезки OA и OA′. Обозначим середину отрезка AA′ через H. Медиана OH равнобедренного треугольника AOA′ будет так же его высотой и биссектрисой. Поэтому отрезок OH перпендикулярен отрезку AA′, и луч OH является общей образующей первых двух конусов. Отметим на осях симметрии третьего и четвертого конусов точки B и C соответственно. Покажем, что лучи OB и OC лежат в плоскости П, состоящей из точек, равноудаленных от A и A′. Ясно, что П. Поскольку
треугольники AOB и A′OB равны, откуда и Аналогично проверяется, что луч OC лежит в П.
Положим Заметим, что плоскость AOH перпендикулярна BOH и так как первый и третий конусы касаются друг друга. Используя для пирамиды ОВBH формулу трех косинусов, мы получим
Поскольку третий и четвертый конус касаются друг друга, угол COH равен или Кроме того, четвертый конус касается первых двух. Тогда
по формуле трех косинусов для пирамиды OACH, и в силу (*)
Подставляя эти равенства в (*), мы получим
Тогда и
Поэтому и Равенство реализуется в случае
Ответ: