В правильную треугольную пирамиду с боковым ребром 4 и стороной
а) Докажите, что плоскость α и шар не имеют общих точек.
б) Найдите расстояние от центра шара до плоскости α.
б) Обозначим основание пирамиды ABC, а вершину D. Пусть точка O — центр основания, точка M — точка пересечения плоскости α с высотой DO, ее середина, точка O1 — центр вписанного шара, точка K — середина ребра AB, точка H — основание радиуса вписанного шара, опущенного на апофему DK. Находим:
Обозначим r = O1H = OO1. Треугольники DOK и DHO1 подобны, следовательно,
Вычислим расстояние от центра шара до плоскости α:
а) Заметим, что
поскольку Следовательно, расстояние от центра шара до плоскости α больше радиуса, и шар с плоскостью не пересекается.
Ответ: б)
Приведем другое решение пункта а).
Радиус шара, вписанного в пирамиду ABCD равен где V — объем пирамиды, Sп.п. — площадь полной поверхности пирамиды. Площадь основания пирамиды равна
Радиус окружности, описанной около основания пирамиды, равен высота пирамиды равна
Найдем объем пирамиды:
Площадь боковой поверхности пирамиды равна где p — полупериметр основания,
—
Найдем радиус шара, вписанного в пирамиду:
Высота пирамиды равна следовательно, поскольку плоскость α проходит через середину высоты пирамиды, расстояние между плоскостью основания пирамиды и плоскостью α равно
поэтому плоскость α и шар не имеют общих точек.

