Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

В пра­виль­ной че­ты­рех­уголь­ной пи­ра­ми­де SABCD с вер­ши­ной S длина пер­пен­ди­ку­ля­ра, опу­щен­но­го из ос­но­ва­ния H вы­со­ты пи­ра­ми­ды SH на грань SDC равна  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , а угол на­кло­на бо­ко­во­го ребра SB к плос­ко­сти ос­но­ва­ния равен 60°.

а)  Най­ди­те ра­ди­ус сферы, опи­сан­ной около пи­ра­ми­ды SABCD.

б)  Через се­ре­ди­ну вы­со­ты SH пи­ра­ми­ды про­ве­де­на плос­кость, па­рал­лель­ная ос­но­ва­нию ABCD. Най­ди­те от­но­ше­ние пло­ща­ди се­че­ния опи­сан­но­го около пи­ра­ми­ды шара к пло­ща­ди се­че­ния пи­ра­ми­ды этой плос­ко­стью.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

По усло­вию \angle SBD=60 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка , по­это­му тре­уголь­ник BSD  — рав­но­сто­рон­ний. Пусть BS=a, тогда AC=a, AB= дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби . Зна­чит, апо­фе­ма пи­ра­ми­ды равна

 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: SC в квад­ра­те минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби CD в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби конец ар­гу­мен­та a,

а вы­со­та пи­ра­ми­ды (то есть вы­со­та тре­уголь­ни­ка SCA) равна  дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби a.

Рас­смот­рим тре­уголь­ник, об­ра­зо­ван­ный двумя апо­фе­ма­ми про­ти­во­по­лож­ных гра­ней и от­рез­ком дли­ной  дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби , со­еди­ня­ю­щим их концы. С одной сто­ро­ны его пло­щадь равна

 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на SH умно­жить на дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби a в квад­ра­те .

C дру­гой сто­ро­ны она же равна по­ло­ви­не про­из­ве­де­ния апо­фе­мы на вы­со­ту к ней, по­это­му эта вы­со­та равна  дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та конец дроби a, а рас­сто­я­ние от точки H до апо­фе­мы  — вдвое мень­ше. Но оно и есть рас­сто­я­ние от H до плос­ко­сти CSD, от­ку­да  дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та конец дроби a= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , a=2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 14 конец ар­гу­мен­та

а)  Рас­смот­рим центр опи­сан­ной окруж­но­сти тре­уголь­ни­ка SCA (он же  — центр опи­сан­ной окруж­но­сти тре­уголь­ни­ка SDB). Это точка рав­но­уда­ле­на от всех вер­шин, по­это­му яв­ля­ет­ся цен­тром опи­сан­ной сферы пи­ра­ми­ды. Зна­чит,

R= дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби SH= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби a= дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 42 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

б)  Се­че­ние пи­ра­ми­ды этой плос­ко­стью  — оче­вид­но квад­рат со сто­ро­ной  дробь: чис­ли­тель: AB, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та и пло­ща­ди 7. Се­че­ние сферы ра­ди­у­са R плос­ко­стью, про­хо­дя­щей на рас­сто­я­нии  h мень­ше R от цен­тра, пред­став­ля­ет собой окруж­ность ра­ди­у­сом  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: R в квад­ра­те минус h в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та . Оче­вид­но рас­сто­я­ние от цен­тра сферы до се­ре­ди­ны вы­со­ты равно

 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби SH минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби SH= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 6 конец дроби SH.

По­это­му пло­щадь се­че­ния будет равна:

 Пи левая круг­лая скоб­ка R в квад­ра­те минус h в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = Пи левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 168, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 36 конец дроби умно­жить на SH в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = Пи левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 168, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 36 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби умно­жить на 56 пра­вая круг­лая скоб­ка = Пи левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 56, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: 6 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 35, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби Пи .

Зна­чит, ис­ко­мое от­но­ше­ние равно  дробь: чис­ли­тель: 35, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби Пи :7=5 Пи :2.

 

Ответ: а)  дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 42 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ; б) 5 Пи :2.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Обос­но­ван­но по­лу­че­ны вер­ные от­ве­ты в пунк­тах а) и б) 2
Вы­пол­нен толь­ко один из пунк­тов   — а) или б)1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, при­ведённых выше0
Мак­си­маль­ный балл2
Источник: А. Ларин. Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 268
Классификатор стереометрии: Опи­сан­ный шар, Пра­виль­ная четырёхуголь­ная пи­ра­ми­да, Се­че­ние, па­рал­лель­ное или пер­пен­ди­ку­ляр­ное плос­ко­сти