В n-угольной пирамиде SA1A2...An с вершиной S \text{tg} двугранного угла при каждом ребре основания равен 0,75.
а) Докажите, что площадь полной поверхности пирамиды относится к площади основания как 9 : 4.
б) Найдите объём пирамиды, если в основании лежит ромб, диагонали которого относятся как 2 : 3, а площадь боковой поверхности пирамиды равна 20.
а) Докажите, что площадь полной поверхности пирамиды относится к площади основания как 9 : 4.
б) Найдите объём пирамиды, если в основании лежит ромб, диагонали которого относятся как 2 : 3, а площадь боковой поверхности пирамиды равна 20.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Рассмотрим одну из сторон основания, например, отрезок A1A2 и пирамиду SOA1A2, где точка O — проекция вершины на основание. Из точки O опустим перпендикуляр OH на сторону основания A1A2. Соединим точки S и H. По теореме о трех перпендикулярах прямая SH перпендикулярна прямой A1A2. Поэтому угол SHO — линейный угол двугранного угла SA1A2O между боковой гранью и основанием пирамиды. По условию $\text{tg} \angle SHO=0,75$ Обозначим SO = 3x, тогда OH = 4x и $SH= $\sqrt{аргумента: OH ^2 + SO ^2}$ аргумента = 5x$ Заметим, что
$\frac{S_SA_1A_2}{S_OA_1A2} = $\frac{SH}{OH}$ = \frac{5}{4}$
Данное соотношение верно для всех оставшихся n – 1 частей пирамиды, следовательно,
$\frac{S_полн}{S_осн} = $\frac{S_осн + S_бок}{S_осн}$ = 1 + $\frac{S_SA_1A_2 + S_SA_2A_3 + \ldots + S_SA_nA_1}{S_осн}$ =$
$= 1 + $\frac{\dfrac5}{4}$ ( S_OA_1A_2 + S_OA_2A_3 + \ldots + S_OA_nA_1 ) S_осн = 1 + $\frac{5}{4}$ = \frac{9}{4}$ $\frac{S_полн}{S_осн} = $\frac{S_осн + S_бок}{S_осн}$ =$
$= 1 + $\frac{S_SA_1A_2 + S_SA_2A_3 + \ldots + S_SA_nA_1}{S_осн}$ =$
$= 1 + $\frac{\dfrac5}{4}$ ( S_OA_1A_2 + S_OA_2A_3 + \ldots + S_OA_nA_1 ) S_осн = 1 + $\frac{5}{4}$ = \frac{9}{4}$ $\frac{S_полн}{S_осн} = $\frac{S_осн + S_бок}{S_осн}$ =$
$= 1 + $\frac{S_SA_1A_2 + S_SA_2A_3 + \ldots + S_SA_nA_1}{S_осн}$ =$
$= 1 + $\frac{\dfrac5}{4}$ ( S_OA_1A_2 + S_OA_2A_3 + \ldots + S_OA_nA_1 ) S_осн =$
$= 1 + $\frac{5}{4}$ = \frac{9}{4}$
б) Заметим, что поскольку все двугранные углы при ребрах основания равны, то вершина пирамиды проецируется в центр вписанной окружности основания, то есть в точку пересечения диагоналей ромба. Из п. а) следует, что $S_осн = $\frac{4}{5}$ S_бок = 16$ Пусть меньшая диагональ ромба A1A3 = 4x, тогда большая A2A4 = 6x. Находим:
$S_осн = $\frac{1}{2}$ A_1A_3 \cdot A_2A_4 = 12x ^2 = 16 = сильно x = \frac{2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{3}$
Таким образом,
$OA_1= \frac{4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{3}$
$OA_2=2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента }$
$A_1A_2= $\sqrt{аргумента: OA_1 ^2 + OA_2 ^2}$ аргумента = \frac{2 $\sqrt{аргумента: 39}$ аргумента}{3}$
Следовательно,
$OH= $\frac{2S_OA_1A_2}{A_1A_2}$ = $\frac{S_осн}{2A_1A_2}$ = \frac{4 $\sqrt{аргумента: 39}$ аргумента}{13}$
Тогда
$SO= \text{tg} \angle SHO \cdot OH= \frac{3 $\sqrt{аргумента: 39}$ аргумента}{13}$
Таким образом, объём пирамиды SA1A2A3A4 равен
$V_SA_1A_2A_3A_4= $\frac{1}{3}$ S_оснSO= \frac{16 $\sqrt{аргумента: 39}$ аргумента}{13}$
Ответ: б) $\frac{16 $\sqrt{аргумента: 39}$ аргумента}{13}$
Примечание.
Обобщая рассуждения пункта а), можно углядеть следующее свойство: если в пирамиде двугранные углы при сторонах основания равны, то $S_осн = S_бок \cos бета$ где β — величина линейного угла двугранного угла при стороне основания. В данной задаче $\cos бета = \frac{1}{} \sqrt{аргумента: 1 + \text{tg} ^2 бета} аргумента = \frac{4}{5}$ Тогда имеем:
$\frac{S_полн}{S_осн} = $\frac{S_осн + S_бок}{S_осн}$ = 1 + $\frac{S_бок}{S_осн}$ = 1 + \frac{1}{} \cos бета = 1 + $\frac{5}{4}$ = \frac{9}{4}$
$\frac{S_SA_1A_2}{S_OA_1A2} = $\frac{SH}{OH}$ = \frac{5}{4}$
Данное соотношение верно для всех оставшихся n – 1 частей пирамиды, следовательно,
$\frac{S_полн}{S_осн} = $\frac{S_осн + S_бок}{S_осн}$ = 1 + $\frac{S_SA_1A_2 + S_SA_2A_3 + \ldots + S_SA_nA_1}{S_осн}$ =$
$= 1 + $\frac{\dfrac5}{4}$ ( S_OA_1A_2 + S_OA_2A_3 + \ldots + S_OA_nA_1 ) S_осн = 1 + $\frac{5}{4}$ = \frac{9}{4}$ $\frac{S_полн}{S_осн} = $\frac{S_осн + S_бок}{S_осн}$ =$
$= 1 + $\frac{S_SA_1A_2 + S_SA_2A_3 + \ldots + S_SA_nA_1}{S_осн}$ =$
$= 1 + $\frac{\dfrac5}{4}$ ( S_OA_1A_2 + S_OA_2A_3 + \ldots + S_OA_nA_1 ) S_осн = 1 + $\frac{5}{4}$ = \frac{9}{4}$ $\frac{S_полн}{S_осн} = $\frac{S_осн + S_бок}{S_осн}$ =$
$= 1 + $\frac{S_SA_1A_2 + S_SA_2A_3 + \ldots + S_SA_nA_1}{S_осн}$ =$
$= 1 + $\frac{\dfrac5}{4}$ ( S_OA_1A_2 + S_OA_2A_3 + \ldots + S_OA_nA_1 ) S_осн =$
$= 1 + $\frac{5}{4}$ = \frac{9}{4}$
б) Заметим, что поскольку все двугранные углы при ребрах основания равны, то вершина пирамиды проецируется в центр вписанной окружности основания, то есть в точку пересечения диагоналей ромба. Из п. а) следует, что $S_осн = $\frac{4}{5}$ S_бок = 16$ Пусть меньшая диагональ ромба A1A3 = 4x, тогда большая A2A4 = 6x. Находим:
$S_осн = $\frac{1}{2}$ A_1A_3 \cdot A_2A_4 = 12x ^2 = 16 = сильно x = \frac{2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{3}$
Таким образом,
$OA_1= \frac{4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{3}$
$OA_2=2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента }$
$A_1A_2= $\sqrt{аргумента: OA_1 ^2 + OA_2 ^2}$ аргумента = \frac{2 $\sqrt{аргумента: 39}$ аргумента}{3}$
Следовательно,
$OH= $\frac{2S_OA_1A_2}{A_1A_2}$ = $\frac{S_осн}{2A_1A_2}$ = \frac{4 $\sqrt{аргумента: 39}$ аргумента}{13}$
Тогда
$SO= \text{tg} \angle SHO \cdot OH= \frac{3 $\sqrt{аргумента: 39}$ аргумента}{13}$
Таким образом, объём пирамиды SA1A2A3A4 равен
$V_SA_1A_2A_3A_4= $\frac{1}{3}$ S_оснSO= \frac{16 $\sqrt{аргумента: 39}$ аргумента}{13}$
Ответ: б) $\frac{16 $\sqrt{аргумента: 39}$ аргумента}{13}$
Примечание.
Обобщая рассуждения пункта а), можно углядеть следующее свойство: если в пирамиде двугранные углы при сторонах основания равны, то $S_осн = S_бок \cos бета$ где β — величина линейного угла двугранного угла при стороне основания. В данной задаче $\cos бета = \frac{1}{} \sqrt{аргумента: 1 + \text{tg} ^2 бета} аргумента = \frac{4}{5}$ Тогда имеем:
$\frac{S_полн}{S_осн} = $\frac{S_осн + S_бок}{S_осн}$ = 1 + $\frac{S_бок}{S_осн}$ = 1 + \frac{1}{} \cos бета = 1 + $\frac{5}{4}$ = \frac{9}{4}$
Правильный ответ:
б) $дробь: числитель: 16 корень из: начало аргумента: 39 конец аргумента , знаменатель: 13 конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 65894 • Задание №8
[рис.] На рисунке изображён график функции $y=f левая круглая скобка x правая круглая скобка$ и касательная к ...
ID 64518 • Задание №1
На диаграмме показано распределение выплавки цинка в 11 странах мира (в тысячах тонн) за 2009 год. Среди предс...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Имеется верное доказательство утверждения пункта а), и обоснованно получен верный ответ в пункте б) | 3
Получен обоснованный ответ в пункте б)
ИЛИ
имеется верное доказательство утверждения пункта а), и при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки | 2
Имеется верное доказательство утверждения пункта а),
ИЛИ
при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки,
ИЛИ
обоснованно получен верный ответ в пункте б) с использованием утверждения пункта а), при этом пункт а) не выполнен | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, приведённых выше | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Имеется верное доказательство утверждения пункта а), и обоснованно получен верный ответ в пункте б) | 3
Получен обоснованный ответ в пункте б)
ИЛИ
имеется верное доказательство утверждения пункта а), и при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки | 2
Имеется верное доказательство утверждения пункта а),
ИЛИ
при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки,
ИЛИ
обоснованно получен верный ответ в пункте б) с использованием утверждения пункта а), при этом пункт а) не выполнен | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, приведённых выше | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №14 по предмету Математика. Профильный уровень:
ID 67919
Дана прямая треугольная призма ABCA1B1C1, двугранный угол призмы при ребре AA1 равен 60°.
а) Д...
ID 67920
В правильной четырёхугольной пирамиде SABCD сторона AB основания равна $2 корень из 3$ а высота...
ID 67921
В правильной треугольной призме ABCA1B1C1 все рёбра равны 1.
а) Докажите, что расстояние между...
ID 67922
Основанием прямой треугольной призмы ABCA1B1C1 является прямоугольный треугольник ABC с прямым ...
ID 67923
Расстояние между боковыми ребрами AA1 и BB1 прямой треугольной призмы ABCA1B1C1 равно 5, а расс...