Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание № 1497
i

В пра­виль­ный ок­та­эдр впи­са­на сфера. Най­ди­те от­но­ше­ние пло­ща­ди сферы к пло­ща­ди пол­ной по­верх­но­сти ок­та­эд­ра.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Удоб­но пред­став­лять себе вер­ши­ны пра­виль­но­го ок­та­эд­ра как цен­тры гра­ней куба. Пусть ребро куба равно 2a. Тогда рас­сто­я­ние от цен­тра куба, он же центр ок­та­эд­ра, до всех вер­шин ок­та­эд­ра будет равно a.

 

Пусть O  — центр куба, A, B, C  — цен­тры трех гра­ней куба, яв­ля­ю­щи­е­ся вер­ши­на­ми одной грани ок­та­эд­ра. Тогда ра­ди­ус впи­сан­ной сферы ок­та­эд­ра равен рас­сто­я­нию от точки O до плос­ко­сти ABC. Най­дем его.

Рас­смот­рим ребро ок­та­эд­ра  — от­ре­зок, со­еди­ня­ю­щий цен­тры смеж­ных гра­ней куба. Пусть A1, K, C1  — се­ре­ди­ны ребер K1L1, N1M1 и NM куба KLMNK1L1M1N1 со­от­вет­ствен­но. Пусть также A и C  — цен­тры гра­ней K1L1M1N1 и MNN1M1. Тогда AC  — сред­няя линия тре­уголь­ни­ка FA1C1, по­это­му AC= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби A_1C_1= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби K_1N. По­сколь­ку A1K1  =  FN1  =  C1N и A1K1 па­рал­ле­лен FN1 и C1N, точки A1, K1, N, C1 яв­ля­ют­ся вер­ши­на­ми па­рал­ле­ло­грам­ма.

Итак,

AC= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби K_1N= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та KN= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та умно­жить на 2a=a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та .

Те­перь можно вы­чис­лить вы­со­ту пи­ра­ми­ды с по­мо­щью объ­е­ма:

r=d левая круг­лая скоб­ка O, ABC пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 3V_OABC, зна­ме­на­тель: S_ABC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби AO умно­жить на S_BOC, зна­ме­на­тель: дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби AC умно­жить на AB умно­жить на синус \angle BAC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: a умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби BO умно­жить на OC, зна­ме­на­тель: дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби AC в квад­ра­те синус 60 гра­ду­сов конец дроби = дробь: чис­ли­тель: a умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: a в кубе , зна­ме­на­тель: 2a в квад­ра­те умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

На­ко­нец, най­дем от­но­ше­ние объёмов:

 дробь: чис­ли­тель: 4 Пи умно­жить на левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 8 умно­жить на S_ABC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 4 Пи умно­жить на дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , зна­ме­на­тель: 8 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби  конец дроби AB умно­жить на BC умно­жить на синус 60 гра­ду­сов }= дробь: чис­ли­тель: Пи умно­жить на дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , зна­ме­на­тель: AB в квад­ра­те умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: Пи умно­жить на дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: Пи умно­жить на дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , зна­ме­на­тель: 2a в квад­ра­те умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: Пи умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

Ответ:  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби .


Аналоги к заданию № 1487: 1497 Все

Классификатор алгебры: 3.19. Шар, 3.24. Ком­би­на­ции мно­го­гран­ни­ков и круг­лых тел