В основании пирамиды лежит квадрат со стороной а. двугранный угол при одном из рёбер основания пирамиды прямой, а двугранные углы при соседних с ним рёбрах основания равны 60 и 45 градусов. найдите высоту пирамиды.

Смирнов Алексей Владимирович

Учитель математики высшей категории

Проверено учителем

Высота пирамиды равна a33+1the fraction with numerator a the square root of 3 end-root and denominator the square root of 3 end-root plus 1 end-fraction (или, после избавления от иррациональности в знаменателе, a(33)2the fraction with numerator a open paren 3 minus the square root of 3 end-root close paren and denominator 2 end-fraction ). ️ Шаг 1: Анализ расположения высоты Пусть основание пирамиды — квадрат ABCDcap A cap B cap C cap D со стороной aa. Обозначим вершину пирамиды как Scap S, а её высоту как Hcap H. По условию, двугранный угол при одном из рёбер (пусть это будет ABcap A cap B) прямой. Это означает, что грань ABScap A cap B cap S перпендикулярна плоскости основания. Следовательно, высота пирамиды Hcap H, опущенная из вершины Scap S на плоскость основания, попадёт на прямую ABcap A cap B. Обозначим основание высоты точкой Kcap K, лежащей на отрезке ABcap A cap B (или его продолжении). Отрезок SK=Hcap S cap K equals cap H. ️ Шаг 2: Определение линейных углов Двугранные углы при соседних рёбрах основания ( ADcap A cap D и BCcap B cap C) равны 6060 raised to the composed with power и 4545 raised to the composed with power. Поскольку ABADcap A cap B ⟂ cap A cap D и ABBCcap A cap B ⟂ cap B cap C, то:

  • Линейным углом двугранного угла при ребре ADcap A cap D является угол SAKcap S cap A cap K в треугольнике SAKcap S cap A cap K (так как SKADcap S cap K ⟂ cap A cap D и AKADcap A cap K ⟂ cap A cap D). По условию SAK=60angle cap S cap A cap K equals 60 raised to the composed with power. Линейным углом двугранного угла при ребре BCcap B cap C является угол SBKcap S cap B cap K в треугольнике SBKcap S cap B cap K (так как SKBCcap S cap K ⟂ cap B cap C и BKBCcap B cap K ⟂ cap B cap C). По условию SBK=45angle cap S cap B cap K equals 45 raised to the composed with power.

️ Шаг 3: Составление уравнений для высоты Из прямоугольных треугольников SKAcap S cap K cap A и SKBcap S cap K cap B выразим отрезки AKcap A cap K и BKcap B cap K через высоту Hcap H:

  1. В SAKtriangle cap S cap A cap K ( K=90angle cap K equals 90 raised to the composed with power): ctg(60)=AKHAK=H3c t g open paren 60 raised to the composed with power close paren equals the fraction with numerator cap A cap K and denominator cap H end-fraction ⟹ cap A cap K equals the fraction with numerator cap H and denominator the square root of 3 end-root end-fraction . В SBKtriangle cap S cap B cap K ( K=90angle cap K equals 90 raised to the composed with power): ctg(45)=BKHBK=H1=Hc t g open paren 45 raised to the composed with power close paren equals the fraction with numerator cap B cap K and denominator cap H end-fraction ⟹ cap B cap K equals cap H center dot 1 equals cap H .

Так как точка Kcap K лежит на ребре ABcap A cap B квадрата, сумма длин этих отрезков равна стороне квадрата aa: AK+BK=acap A cap K plus cap B cap K equals a H3+H=athe fraction with numerator cap H and denominator the square root of 3 end-root end-fraction plus cap H equals a ️ Шаг 4: Вычисление значения Hcap H Вынесем Hcap H за скобки и решим уравнение: H(13+1)=acap H open paren the fraction with numerator 1 and denominator the square root of 3 end-root end-fraction plus 1 close paren equals a H(1+33)=acap H open paren the fraction with numerator 1 plus the square root of 3 end-root and denominator the square root of 3 end-root end-fraction close paren equals a H=a33+1cap H equals the fraction with numerator a the square root of 3 end-root and denominator the square root of 3 end-root plus 1 end-fraction Для упрощения домножим числитель и знаменатель на сопряжённое выражение (31)open paren the square root of 3 end-root minus 1 close paren : H=a3(31)(3+1)(31)=a(33)31=a(33)2cap H equals the fraction with numerator a the square root of 3 end-root open paren the square root of 3 end-root minus 1 close paren and denominator open paren the square root of 3 end-root plus 1 close paren open paren the square root of 3 end-root minus 1 close paren end-fraction equals the fraction with numerator a open paren 3 minus the square root of 3 end-root close paren and denominator 3 minus 1 end-fraction equals the fraction with numerator a open paren 3 minus the square root of 3 end-root close paren and denominator 2 end-fraction Ответ: Высота пирамиды составляет a(33)2the fraction with numerator a open paren 3 minus the square root of 3 end-root close paren and denominator 2 end-fraction . Сообщите, требуется ли вам расчет объема этой пирамиды или площади её боковой поверхности при данных параметрах.

Форма ответа

Ваш аватар