Основанием пирамиды является равнобедренная трапеция. Все боковые ребра пирамиды наклонены к основанию под углом 60°.
а) Докажите, что существует точка (центр описанной сферы), одинаково удаленная ото всех вершин пирамиды.
б) Найдите радиус данной сферы, если дополнительно известно, что основания трапеции равны
а) Если все ребра пирамиды одинаково наклонены к основанию, то ее вершина проектируется в центр описанной вокруг основания окружности. Проведем через этот центр прямую, перпендикулярную основанию (она будет содержать высоту пирамиды). Построенная прямая — множество точек, равноудаленных от вершин основания. Рассмотрим плоскость, перпендикулярную боковому ребру и проходящую через его середину. Все точки этой плоскости равноудалены от концов ребра. Точка пересечения этой плоскости и ранее построенной прямой будет равноудалена ото всех вершин пирамиды и потому является центром описанной сферы.
б) Введем обозначения, как показано на рисунке. Пусть в основании лежит трапеция ABCD, точка O — центр описанной вокруг основания окружности, она также является проекцией вершины S на плоскость основания, BH — высота трапеции.
Высоту трапеции найдем из прямоугольного треугольника ABH: диагональ трапеции ВН найдем из прямоугольного треугольника ВНD:
Окружность, описанная вокруг трапеции, описана и вокруг треугольника BCD. Поскольку для радиуса описанной окружности получаем:
Далее находим высоту пирамиды:
По п. а) центр сферы лежит на прямой, содержащей высоту пирамиды. В этом случае радиус сферы высота пирамиды H и радиус окружности, описанной вокруг основания пирамиды
связаны соотношением
Тогда
Ответ: б)

