Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

У пра­вильній чо­ти­ри­кутній піраміді SABCD з точки O, яка є ос­но­вою ви­со­ти SO, до бічного ребра SA про­ве­де­но пер­пен­ди­ку­ляр OM до­в­жи­ною 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та . Дво­гран­ний кут при бічному ребрі піраміди дорівнює 120°.

1. Доведіть, що пряма SA пер­пен­ди­ку­ляр­на до пло­щи­ни BMD.

2. Знайдіть об'єм піраміди SABCD.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

По по­стро­е­нию SA\perp OM, OM и SA пер­пен­ди­ку­ляр­ны BD по тео­ре­ме о трех пер­пен­ди­ку­ля­рах, по­сколь­ку про­ек­ци­ей AS на плос­кость ос­но­ва­ния будет пря­мая AO, то есть пря­мая AC, но AC\perp BD как диа­го­на­ли квад­ра­та. Итак, пря­мая AS пер­пен­ди­ку­ляр­на двум пе­ре­се­ка­ю­щим­ся пря­мым в плос­ко­сти BMD и по­то­му пер­пен­ди­ку­ляр­на всей плос­ко­сти.

Про­ве­дем пер­пен­ди­ку­ля­ры из точек B и D к ребру AS. Они упа­дут в одну точку, по­сколь­ку тре­уголь­ни­ки ABS и ADS равны. Угол между этими пер­пен­ди­ку­ля­ра­ми будет равен дву­гран­но­му углу при ребре AS пи­ра­ми­ды. Более того, пер­пен­ди­ку­ля­ры упа­дут в точку M, по­сколь­ку DM при­над­ле­жит BMD, а BMD \perp AS, по­это­му DM\perp AS.

В рав­но­бед­рен­ном тре­уголь­ни­ке BMD:

\angle BDM= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка 180 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус \angle BMD пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка 180 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус 120 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на 60 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка =30 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка ,

по­это­му в пря­мо­уголь­ном тре­уголь­ни­ке OMD на­хо­дим

OD=OM\ctg 30 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка =3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 18 конец ар­гу­мен­та =9 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та .

Тогда BD=2OD=18 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , а так как у квад­ра­та диа­го­наль в  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та раз боль­ше сто­ро­ны, зна­чит сто­ро­на квад­ра­та ABCD равна 18.

В пря­мо­уголь­ном тре­уголь­ни­ке OMA на­хо­дим

 синус \angle MAO= дробь: чис­ли­тель: MO, зна­ме­на­тель: AO конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 9 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби ,

по­это­му

 ко­си­нус \angle MAO= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та и  тан­генс \angle MAO= дробь: чис­ли­тель: синус \angle MAO, зна­ме­на­тель: ко­си­нус \angle MAO конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

В пря­мо­уголь­ном тре­уголь­ни­ке ASO s таком слу­чае

SO=AO тан­генс \angle SAO=9 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби =9.

Окон­ча­тель­но

V_ABCDS= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на SO умно­жить на S_ABCD= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на 9 умно­жить на 18 в квад­ра­те =3 умно­жить на 324=972.

Ответ: 2) 972.

Источник: ЗНО 2016 року з ма­те­ма­ти­ки — проб­ний тест
Методы геометрии: Тео­ре­ма о трёх пер­пен­ди­ку­ля­рах
Классификатор стереометрии: 1\.2\. Пер­пен­ди­ку­ляр­ность в про­стран­стве, 1\.4\. Угол между пря­мой и плос­ко­стью, 3\.11\. Пра­виль­ная четырёхуголь­ная приз­ма, 4\.2\. Объем мно­го­гран­ни­ка