Тип Д10 C2 № 521204 
Сложная стереометрия. Круглые тела
i
Около сферы радиуса R описана правильная четырехугольная усеченная пирамида, сторона нижнего основания которой в 2 раза больше стороны верхнего основания. Найдите:
а) Площадь боковой грани пирамиды;
б) Минимально возможную площадь сечения пирамиды плоскостью, которая проходит через диагональ нижнего основания и пересекает верхнее основание пирамиды.
Решение.
а) Рассмотрим сечение этой пирамиды плоскость, содержащей точки касания с противоположными двумя боковыми гранями и высоту пирамиды (она разбивает пирамиду на два равных тела). В сечении будет равнобедренная трапеция, в которую вписана окружность. Если верхнее основание равно
то нижнее
тогда боковая сторона
из-за вписанности и высота трапеции
поэтому 
Боковая грань — трапеция с основаниями
и
и высотой
(боковое ребро предыдущего сечения), поэтому ее площадь:


б) Пусть сечение содержит AC и пересекает ребро
в точке
Тогда проведем прямую MN параллельно прямым
и AC, точка N тоже будет лежать в сечении и, поскольку прямая
параллельна прямой BC,
поэтому
Обозначим эту длину за
Тогда сечение — равнобедренная трапеция с основаниями
и 
Расстояние от MN до
равно x, а расстояние от
до
равно
поэтому расстояние от MN до
равно
Далее,

Значит, площадь трапеции ANMC равна:

при этом
(крайние точки тоже можно брать, треугольник для
рассматривается здесь как частный случай трапеции с нулевым основанием). Это выражение нужно минимизировать. Возьмем производную. Получим:




Поскольку производная всюду положительна, функция возрастает. Имеем:

Ответ: а)
б) 
Критерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| Обоснованно получен верный ответ. | 2 |
| Решение содержит обоснованный переход к планиметрической задаче, но получен неверный ответ или решение не закончено ИЛИ при правильном ответе решение недостаточно обосновано. | 1 |
| Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше. | 0 |
Ответ: а)

б)

521204
а)

б)
