Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д10 C2 № 521264
i

В ос­но­ва­нии пи­ра­ми­ды РАВС лежит рав­но­бед­рен­ный тре­уголь­ник АВС (АС  =  ВС). Все бо­ко­вые ребра пи­ра­ми­ды по­пар­но равны. Точка К  — се­ре­ди­на АВ. В эту пи­ра­ми­ду впи­са­на сфера.

а)  До­ка­жи­те, что точка ка­са­ния сферы с гра­нью АРВ лежит на пря­мой РК.

б)  Най­ди­те ра­ди­ус сферы, если из­вест­но, что АВ  =  6, ВС  =  5, КР  =  4.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Центр сферы лежит на всех би­сек­то­рах дву­гран­ных углов пи­ра­ми­ды. Би­сек­то­ром дву­гран­но­го угла при ребре PC будет плос­кость PCK (оче­вид­но, на­при­мер, что K рав­но­уда­ле­на от бо­ко­вых гра­ней PCA и PCB, а по­то­му лежит на би­сек­то­ре). По­сколь­ку пря­мая AB пер­пен­ди­ку­ляр­на пря­мой PK, пря­мая AB пер­пен­ди­ку­ляр­на пря­мой CK (ме­ди­а­ны рав­но­бед­рен­ных тре­уголь­ни­ков яв­ля­ют­ся и вы­со­та­ми), то пря­мая AB пер­пен­ди­ку­ляр­на пря­мой PCK, по­это­му пер­пен­ди­ку­ляр из цен­тра сферы, про­ве­ден­ный к пря­мой PK, пер­пен­ди­ку­ля­рен за­од­но и AB. Зна­чит, он пер­пен­ди­ку­ля­рен всей плос­ко­сти и его ос­но­ва­ние ле­жа­щее на PK  — точка ка­са­ния сферы с гра­нью.

б)  Имеем:

CK= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: CB в квад­ра­те минус KB в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та =4.

По­сколь­ку все бо­ко­вые ребра равны, вы­со­та пи­ра­ми­ды па­да­ет в центр опи­сан­ной окруж­но­сти ос­но­ва­ния, ра­ди­ус ко­то­рой равен:

 дробь: чис­ли­тель: AC умно­жить на CB умно­жить на AB, зна­ме­на­тель: 4S_ABC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 150, зна­ме­на­тель: 2CK умно­жить на AB конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 150, зна­ме­на­тель: 48 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 25, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби .

По­это­му рас­сто­я­ние от цен­тра окруж­но­сти O до AB равно:

 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 25, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус AK в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби .

Зна­чит, вы­со­та пи­ра­ми­ды  PO может быть най­де­на из пря­мо­уголь­но­го тре­уголь­ни­ка  POK:

 PO= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: PK в квад­ра­те минус OK в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 32 в квад­ра­те минус 7 в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 39 конец ар­гу­мен­та .

Тогда объем пи­ра­ми­ды равен:

 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на S_ABC умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 39 конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 39 конец ар­гу­мен­та .

Бо­ко­вое ребро пи­ра­ми­ды равно:

 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: PK в квад­ра­те плюс KB в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 4 в квад­ра­те плюс 3 в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та =5.

Те­перь вы­чис­лим бо­ко­вую по­верх­ность пи­ра­ми­ды. Пло­ща­ди ниж­ней грани из­вест­на, APB  — рав­но­бед­рен­ный тре­уголь­ник с ос­но­ва­ни­ем 6 и вы­со­той 4, его пло­щадь 12, осталь­ные грани  — рав­но­сто­рон­ние тре­уголь­ни­ки с ос­но­ва­ни­ем 5 и пло­ща­ди  дробь: чис­ли­тель: 25 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

На­ко­нец, r= дробь: чис­ли­тель: 3V, зна­ме­на­тель: S конец дроби = дробь: чис­ли­тель: дробь: чис­ли­тель: 15, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 39 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 24 плюс 2 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 25 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 15 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 39 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 48 плюс 25 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

 

Ответ:  дробь: чис­ли­тель: 15 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 13 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 25 плюс 16 ко­рень из 3 конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
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
Источник: А. Ларин: Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 196
Классификатор стереометрии: Впи­сан­ный шар, Тре­уголь­ная пи­ра­ми­да, Шар