3.蜂房是自然界最神奇的“建筑”之一,如圖1所示.蜂房結(jié)構(gòu)是由正六棱柱截去三個(gè)相等的三棱錐H-ABC,J-CDE,K-EFA,再分別以AC,CE,EA為軸將△ACH,△CEJ,△EAK分別向上翻轉(zhuǎn)180°,使H,J,K三點(diǎn)重合為點(diǎn)S所圍成的曲頂多面體(下底面開口),如圖2所示.蜂房曲頂空間的彎曲度可用曲率來刻畫,定義其度量值等于蜂房頂端三個(gè)菱形的各個(gè)頂點(diǎn)的曲率之和,而每一頂點(diǎn)的曲率規(guī)定等于2π減去蜂房多面體在該點(diǎn)的各個(gè)面角之和(多面體的面角是多面體的面的內(nèi)角,用弧度制表示).例如:正四面體在每個(gè)頂點(diǎn)有3個(gè)面角,每個(gè)面角是
,所以正四面體在各頂點(diǎn)的曲率為
.
(1)求蜂房曲頂空間的彎曲度;
(2)若正六棱柱底面邊長(zhǎng)為1,側(cè)棱長(zhǎng)為2,設(shè)BH=x
(i)用x表示蜂房(圖2右側(cè)多面體)的表面積S(x);
(ii)當(dāng)蜂房表面積最小時(shí),求其頂點(diǎn)S的曲率的余弦值.