Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Бічна грань пра­виль­ної чо­ти­ри­кут­ної піраміди на­хи­ле­на до пло­щи­ни ос­но­ви під кутом 60°. Визна­чте об'єм (у см3) цієї піраміди, якщо радіус впи­са­ної в неї кулі дорівнює 3 см.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Пусть ос­но­ва­ние пи­ра­ми­ды — квад­рат ABCD, а ее вер­ши­на S. Пусть далее M и N се­ре­ди­ны ребер AB и CD со­от­вет­ствен­но, а O — центр ос­но­ва­ния. Тогда се­че­ние пи­ра­ми­ды плос­ко­стью SMN пред­став­ля­ет собой рав­но­сто­рон­ний тре­уголь­ник (по­сколь­ку SM\perp AB, MN\perp AB, угол между гра­нью SAB и ос­но­ва­ни­ем пи­ра­ми­ды имеет \angle SMN своим ли­ней­ным углом, по­это­му \angle SMN=60 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка , ана­ло­гич­но \angle SNM=60 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка ), а се­че­ние ею же шара - круг, впи­сан­ный в этот тре­уголь­ник. Обо­зна­чим сто­ро­ну этого тре­уголь­ни­ка за 2a, тогда его вы­со­та (она же ме­ди­а­на) по тео­ре­ме Пи­фа­го­ра равна  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: левая круг­лая скоб­ка 2a пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус a в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3a в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та =a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та . Точка пе­ре­се­че­ния ме­ди­ан (в рав­но­сто­рон­нем тре­уголь­ни­ке она за­од­но - центр впи­сан­ной окруж­но­сти) делит ее в от­но­ше­нии 2:1, по­это­му ра­ди­ус впи­сан­ной окруж­но­сти равен a дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =3, от­ку­да a= дробь: чис­ли­тель: 9, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби =3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та . Тогда

V_ABCDS= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на S_ABCD умно­жить на SO= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на AB в квад­ра­те умно­жить на a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на MN в квад­ра­те умно­жить на 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =
=3MN в квад­ра­те =3 левая круг­лая скоб­ка 2a пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те =12a в квад­ра­те =12 левая круг­лая скоб­ка 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те =12 умно­жить на 9 умно­жить на 3=324.

 

Ответ: 324.

Источник: ЗНО 2015 року з ма­те­ма­ти­ки — до­дат­ко­ва сесія
Методы геометрии: Свой­ства ме­ди­ан тре­уголь­ни­ка, Тео­ре­ма Пи­фа­го­ра
Классификатор стереометрии: 3\.18\. Шар, 3\.21\. Ком­би­на­ции мно­го­гран­ни­ков и круг­лых тел, 3\.3\. Пра­виль­ная четырёхуголь­ная пи­ра­ми­да, 4\.2\. Объем мно­го­гран­ни­ка