Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание № 835
i

Ос­но­ва­ни­ем че­ты­рех­уголь­ной пи­ра­ми­ды TABCD яв­ля­ет­ся рав­но­бед­рен­ная тра­пе­ция, ABCD (AB  =  CD), один из углов ко­то­рой равен 30°. Все бо­ко­вые грани пи­ра­ми­ды об­ра­зу­ют с ос­но­ва­ни­ем угол, тан­генс ко­то­ро­го равен 3. Най­ди­те объем пи­ра­ми­ды, учи­ты­вая, что AB=4 см.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Пусть точка O  — про­ек­ция вер­ши­ны T на плос­кость ABCD. Пер­пен­ди­ку­ля­ры из точек O и T на каж­дое из ребер ос­но­ва­ния пи­ра­ми­ды па­да­ют в одну точку по тео­ре­ме о трех пер­пен­ди­ку­ля­рах. Рас­смот­рим тре­уголь­ник MOT, где M  — любая из этих точек. тогда угол между бо­ко­вой гра­нью пи­ра­ми­ды и плос­ко­стью ос­но­ва­ния это угол \angle TMO. Сле­до­ва­тель­но, все эти пря­мо­уголь­ные тре­уголь­ни­ки равны по об­ще­му ка­те­ту TO и остро­му углу, по­это­му вто­рые их ка­те­ты тоже равны. Итак, точка O рав­но­уда­ле­на от всех сто­рон тра­пе­ции и по­это­му яв­ля­ет­ся ее цен­тром впи­сан­ной окруж­но­сти.

Про­ве­дем пер­пен­ди­ку­ля­ры BH и CK к ос­но­ва­нию AD тра­пе­ции. Тогда BCKH  — пря­мо­уголь­ник, а по­сколь­ку \angle BAH=30 гра­ду­сов , то

BH= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби AB= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на 4=2, AH= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 4 в квад­ра­те минус 2 в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 12 конец ар­гу­мен­та =2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та .

Обо­зна­чим BC=x, тогда

AD=AH плюс HK плюс KD=2AH плюс BC=4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс x

По­сколь­ку ABCD  — опи­сан­ный че­ты­рех­уголь­ник, суммы его про­ти­во­по­лож­ных сто­рон равны. Зна­чит, 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс x плюс x=4 плюс 4. Решим это урав­не­ние. По­лу­чим: x=4 минус 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та

По­сколь­ку рас­сто­я­ния от O до ос­но­ва­ний тра­пе­ции равны, они равны по­ло­ви­не вы­со­ты тра­пе­ции, то есть 1.

В тре­уголь­ни­ке MOT те­перь на­хо­дим

TO=OM тан­генс \angle TMO=1 умно­жить на 3=3.

Это вы­со­та пи­ра­ми­ды. Пло­щадь ос­но­ва­ния пи­ра­ми­ды равна

 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка AD плюс BC пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на BH= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка AB плюс CD пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на 2=8.

Окон­ча­тель­но, объем пи­ра­ми­ды равен V = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на 3 умно­жить на 8=8.

 

Ответ: 8.


Аналоги к заданию № 825: 835 Все

Классификатор алгебры: 3.6. Не­пра­виль­ные пи­ра­ми­ды, 4.2. Объем мно­го­гран­ни­ка
Методы алгебры: Тео­ре­ма Пи­фа­го­ра, Тео­ре­ма о трёх пер­пен­ди­ку­ля­рах