
Сторона основания правильной треугольной пирамиды равна a. Боковое ребро образует с плоскостью основания угол 60°. Найдите радиус сферы, вписанной в пирамиду.
Решение. Пусть ABCP — данная правильная треугольная пирамида с вершиной P, AB = BC = AC = a, M — центр равностороннего треугольника ABC, L — середина BC, ∠PAM = ∠PBM = ∠PCM = 60°. Поскольку пирамида правильная, PM — её высота.
Из прямоугольного треугольника PAM находим, что
Поскольку PL ⊥ BC и ML ⊥ BC, угол PLM — линейный угол двугранного угла между плоскостью боковой грани BCP и плоскостью основания ABC. Из прямоугольного треугольника PLM находим, что
Центр O сферы, вписанной в правильную пирамиду ABCP лежит на её высоте PM, а так как эта сфера вписана в двугранный угол между плоскостями граней BCP и ABC, то точка O лежит в биссекторной плоскости этого угла.
Рассмотрим сечение пирамиды плоскостью APL. Получим треугольник APL и окружность, касающуюся двух его сторон LP и LA, причём стороны KC — в точке M. Радиус r этой окружности равен радиусу сферы, вписанной в пирамиду, центр O лежит на высоте PM, а Из прямоугольного треугольника OML находим, что
Поскольку имеем уравнение
из которого находим, что
Следовательно,
Ответ:
| 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 |
PDF-версии: