Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 14 № 641606
i

В n-уголь­ной пи­ра­ми­де SA1A2...An с вер­ши­ной S тан­генс дву­гран­но­го угла при каж­дом ребре ос­но­ва­ния равен 0,75.

а)  До­ка­жи­те, что пло­щадь пол­ной по­верх­но­сти пи­ра­ми­ды от­но­сит­ся к пло­ща­ди ос­но­ва­ния как 9 : 4.

б)  Най­ди­те объём пи­ра­ми­ды, если в ос­но­ва­нии лежит ромб, диа­го­на­ли ко­то­ро­го от­но­сят­ся как 2 : 3, а пло­щадь бо­ко­вой по­верх­но­сти пи­ра­ми­ды равна 20.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Рас­смот­рим одну из сто­рон ос­но­ва­ния, на­при­мер, от­ре­зок A1A2 и пи­ра­ми­ду SOA1A2, где точка O  — про­ек­ция вер­ши­ны на ос­но­ва­ние. Из точки O опу­стим пер­пен­ди­ку­ляр OH на сто­ро­ну ос­но­ва­ния A1A2. Со­еди­ним точки S и H. По тео­ре­ме о трех пер­пен­ди­ку­ля­рах пря­мая SH пер­пен­ди­ку­ляр­на пря­мой A1A2. По­это­му угол SHO  — ли­ней­ный угол дву­гран­но­го угла SA1A2O между бо­ко­вой гра­нью и ос­но­ва­ни­ем пи­ра­ми­ды. По усло­вию  тан­генс \angle SHO=0,75. Обо­зна­чим SO  =  3x, тогда OH  =  4x и SH= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: OH в квад­ра­те плюс SO в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = 5x. За­ме­тим, что

 дробь: чис­ли­тель: S_SA_1A_2, зна­ме­на­тель: S_OA_1A2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: SH, зна­ме­на­тель: OH конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

Дан­ное со­от­но­ше­ние верно для всех остав­ших­ся n – 1 ча­стей пи­ра­ми­ды, сле­до­ва­тель­но,

 дробь: чис­ли­тель: S_полн, зна­ме­на­тель: S_осн конец дроби = дробь: чис­ли­тель: S_осн плюс S_бок, зна­ме­на­тель: S_осн конец дроби = 1 плюс дробь: чис­ли­тель: S_SA_1A_2 плюс S_SA_2A_3 плюс \ldots плюс S_SA_nA_1, зна­ме­на­тель: S_осн конец дроби =
= 1 плюс дробь: чис­ли­тель: \dfrac5, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби левая круг­лая скоб­ка S_OA_1A_2 плюс S_OA_2A_3 плюс \ldots плюс S_OA_nA_1 пра­вая круг­лая скоб­ка S_осн = 1 плюс дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 9, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

б)  За­ме­тим, что по­сколь­ку все дву­гран­ные углы при реб­рах ос­но­ва­ния равны, то вер­ши­на пи­ра­ми­ды про­еци­ру­ет­ся в центр впи­сан­ной окруж­но­сти ос­но­ва­ния, то есть в точку пе­ре­се­че­ния диа­го­на­лей ромба. Из п. а) сле­ду­ет, что S_осн = дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби S_бок = 16. Пусть мень­шая диа­го­наль ромба A1A3  =  4x, тогда боль­шая A2A4  =  6x. На­хо­дим:

S_осн = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби A_1A_3 умно­жить на A_2A_4 = 12x в квад­ра­те = 16 рав­но­силь­но x = дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Таким об­ра­зом,

OA_1= дробь: чис­ли­тель: 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ,

OA_2=2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та },

A_1A_2= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: OA_1 в квад­ра­те плюс OA_2 в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 39 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Сле­до­ва­тель­но,

OH= дробь: чис­ли­тель: 2S_OA_1A_2, зна­ме­на­тель: A_1A_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: S_осн, зна­ме­на­тель: 2A_1A_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 39 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 13 конец дроби .

Тогда

SO= тан­генс \angle SHO умно­жить на OH= дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 39 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 13 конец дроби .

Таким об­ра­зом, объём пи­ра­ми­ды SA1A2A3A4 равен

V_SA_1A_2A_3A_4= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби S_оснSO= дробь: чис­ли­тель: 16 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 39 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 13 конец дроби .

Ответ: б)  дробь: чис­ли­тель: 16 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 39 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 13 конец дроби .

 

При­ме­ча­ние.

Обоб­щая рас­суж­де­ния пунк­та  а), можно угля­деть сле­ду­ю­щее свой­ство: если в пи­ра­ми­де дву­гран­ные углы при сто­ро­нах ос­но­ва­ния равны, то S_осн = S_бок ко­си­нус бета , где β  — ве­ли­чи­на ли­ней­но­го угла дву­гран­но­го угла при сто­ро­не ос­но­ва­ния. В дан­ной за­да­че  ко­си­нус бета = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: конец дроби ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 плюс тан­генс в квад­ра­те бета конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби . Тогда имеем:

 дробь: чис­ли­тель: S_полн, зна­ме­на­тель: S_осн конец дроби = дробь: чис­ли­тель: S_осн плюс S_бок, зна­ме­на­тель: S_осн конец дроби = 1 плюс дробь: чис­ли­тель: S_бок, зна­ме­на­тель: S_осн конец дроби = 1 плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: конец дроби ко­си­нус бета = 1 плюс дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 9, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а), и обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те б)3
По­лу­чен обос­но­ван­ный ответ в пунк­те б)

ИЛИ

име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а), и при обос­но­ван­ном ре­ше­нии пунк­та б) по­лу­чен не­вер­ный ответ из-за ариф­ме­ти­че­ской ошиб­ки

2
Име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а),

ИЛИ

при обос­но­ван­ном ре­ше­нии пунк­та б) по­лу­чен не­вер­ный ответ из-за ариф­ме­ти­че­ской ошиб­ки,

ИЛИ

обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те б) с ис­поль­зо­ва­ни­ем утвер­жде­ния пунк­та а), при этом пункт а) не вы­пол­нен

1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, при­ведённых выше0
Мак­си­маль­ный балл3
Источник: А. Ларин. Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 430
Методы геометрии: Тео­ре­ма о трёх пер­пен­ди­ку­ля­рах, Тео­ре­ма Пи­фа­го­ра, Три­го­но­мет­рия в гео­мет­рии
Классификатор стереометрии: Пло­щадь по­верх­но­сти пи­ра­ми­ды, Пи­ра­ми­да, Объем тела