Question

已知正方体ABCD-A₁B₁C₁D₁的棱长为1，以顶点A为球心，为半径作一个球，则球面与正方体的表面相交所得到的曲线的长等于        。

Answer 1

解析:

如图，球面与正方体的六个面都相交，所得的交线分为两类：一类在顶点A所在的

三个面上，即面AA₁B₁B、面ABCD和面AA₁D₁D上；另一类在不过顶点A的三个面上，即面BB₁C₁C、面CC₁D₁D和面A₁B₁C₁D₁上。在面AA₁B₁B上，交线为弧EF且在过球心A的大圆上，因为，AA₁=1，则。同理，所以，故弧EF的长为，而这样的弧共有三条。在面BB₁C₁C上，交线为弧FG且在距球心为1的平面与球面相交所得的小圆上，此时，小圆的圆心为B，半径为，，所以弧FG的长为。这样的弧也有三条。

于是，所得的曲线长为。