В правильную четырехугольную пирамиду PABCD вписан куб, одна грань которого лежит в плоскости основания АВСD пирамиды, а все вершины противоположной грани лежат на апофемах боковых граней пирамиды. Ребро куба в 2,5 раза меньше высоты пирамиды.
а) Докажите, что вершины куба делят апофемы боковых граней пирамиды в отношении 3 : 2, считая от вершины пирамиды.
б) Найдите площадь поверхности пирамиды, если площадь поверхности куба равна 108.
а) Пусть PM и PN — апофемы двух противоположных боковых граней, а точки T и Q — лежащие на них соответственно вершины куба. Рассмотрим треугольник PMN (см. рис.). Пусть ребро куба равно x, тогда PH1 = 2,5x — высота пирамиды. Треугольники PHQ и QQ1N подобны по двум углам, откуда следуют соотношения:
то есть
б) Площадь полной поверхности куба равна значит,
Из подобия треугольников PTQ и PMN по двум углам получаем:
откуда MN = 10. Тогда основание пирамиды — квадрат со стороной 10. По теореме Пифагора в треугольнике PNH1:
Вычислим площадь боковой поверхности:
Итак, площадь поверхности пирамиды равна
Ответ: б)

