В данной задаче необходимо найти радиус шара, который касается всех сторон треугольника ( \triangle MKN ). Для этого применим некоторые геометрические соотношения.
Когда сфера касается всех сторон треугольника, такая сфера называется вписанной. В случае треугольника, описанная окружность касается всех его сторон. Однако в трехмерном пространстве с окружностями и сферами, которые касаются всех сторон, речь идет о вписанной сфере, а не описанной.
Для начала найдем площадь треугольника ( \triangle MKN ). Сначала вычислим полупериметр ( p ) треугольника:
[
p = \frac{MK + MN + KN}{2} = \frac{9 + 13 + 14}{2} = 18
]
Теперь применим формулу Герона для нахождения площади треугольника ( S ):
[
S = \sqrt{p(p - MK)(p - MN)(p - KN)} = \sqrt{18(18 - 9)(18 - 13)(18 - 14)}
]
[
S = \sqrt{18 \times 9 \times 5 \times 4} = \sqrt{3240}
]
[
S = 18\sqrt{10}
]
Далее, чтобы найти радиус вписанной сферы, нужно воспользоваться формулой:
[
r = \frac{3V}{S}
]
где ( V ) — это объем тетраэдра, который образуется точкой ( O ) и треугольником ( \triangle MKN ). Объем тетраэдра можно найти через площадь основания и высоту:
[
V = \frac{1}{3} \times S \times h
]
где ( h ) — высота от центра сферы до плоскости треугольника, что равно ( \sqrt{6} ).
[
V = \frac{1}{3} \times 18\sqrt{10} \times \sqrt{6} = 6\sqrt{60}
]
Теперь подставим назад в формулу для радиуса:
[
r = \frac{3 \times 6\sqrt{60}}{18\sqrt{10}}
]
[
r = \frac{18\sqrt{60}}{18\sqrt{10}}
]
[
r = \frac{\sqrt{60}}{\sqrt{10}} = \sqrt{6}
]
Таким образом, радиус вписанной сферы равен ( \sqrt{6} ) см.