, решить задачу: Стороны оснований правильной треугольной усеченной пирамиды равны 4 см и 3 см, а двугранный угол при ребре большего основания-45°. Найдите площадь боковой поверхности усеченной пирамиды. ( с полным объяснением и рисунком )
Правильный треугольник: Берешь раствор циркуля, равный радиусу, втыкаешь циркуль в любую точку на окружности, и отмечаешь 2 засечки на окружности. Вставляешь циркуль в одну засечку и отмечаешь еще одну дальше. И так далее. В итоге получаешь правильный 6-угольник. Берешь точки через одну и получаешь правильный треугольник.
Восьмиугольник. Рисуешь 2 диаметра, перпендикулярных друг к другу, получаешь квадрат. Делишь каждую дугу пополам, получаешь правильный 8-угольник. Чтобы разделить дугу пополам, нужно: 1) Сделать раствор циркуля явно больше половины угла. 2) Воткнуть циркуль в один конец дуги и нарисовать небольшую дугу. 3) Воткнуть циркуль в другой конец дуги и тоже нарисовать дугу. 4) Эти две дуги пересекутся в какой-то точке. 5) Соединяешь центр круга с этой точкой, получаешь биссектрису. Она делит пополам угол и дугу.
В треугольнике: катеты а и b, гипотенуза с, прямой угол С, R - радиус описанной окружности, r- радиус вписанной окружности. Начнём с описанной окружности. Поскольку угол С прямой, то этот угол опирается на диаметр окружности, т.е. диаметр окружности есть его гипотенуза, и. с = 2R Теперь вписанная окружность. Опустим из её центра на катеты перпендикуляры, эти перпендикуляры равны r- радиусу вписанной окружности. Два взаимно перпендикулярных радиуса r и отрезки катетов, прилежащих к вершине прямого угла С, образуют квадрат со стороной r. Тогда отрезки катетов, прилегающих к вершинам острых углов, равны (а - r) и (b - r). Третий перпендикуляр, опущенный из центра окружности на гипотенузу делит её на отрезки, равные (а - r) и (b - r). Получается, что гипотенуза равна c = a - r + b - r = a + b - 2r. Но ранее мы получили, что с = 2R Тогда 2R = a + b - 2r 2R + 2r = a + b R + r = 0.5(a + b) что и требовалось доказать.
Пусть ABCA₁B₁C₁ данная пирамида , M середина ребра B₁C₁ (B₁M = MC₁) ; N середина BC (BN = NC) ; MN _ апофема ; < MNA =α=60°.
Sбок = 3*(a+b)/2*MN =3*(6+2)/2 *MN =12MN =12h ( замена MN =h).
Сначала рассматриваем равнобедренная (CC₁=B₁B) трапеция CC₁B₁B :
CB =a =6 см , C₁B₁ =b=2 см , MN =h (пока неизвестная ) .
AA₁ =CC₁= BB₁ .
CC₁² =( (a -b)/2)² +h² = ((6-2)/2)² +h² =h²+4 ;
Теперь рассмотриваем трапеция AA₁MN :
AA₁ =CC₁ ; AN =a√3/2 =6√3/2 =3√3 ;A₁M =b√3/2 =2√3/2 =√3;
опустим из вершин A₁ и M перпендикуляры A₁E ┴ AN и MF ┴ AN.
Из ΔMFN :
высота этой трапеции (собственно высота пирамиды)
h₁=A₁E = MF =MN*sinα =h*sinα =h*sin60°=h√3/2 ; NF =MN*cosα = h*cos60°=h/2.
Из ΔAA₁E:
AA₁²= AE² +A₁E² =(2√3 -h/2)² +(h√3/2)² ;
***AN= AE+EF +FC =AE +A₁M +FC ⇔3√3=AE +√3 +h/2 ⇒AE=2√3 - h/2***
h²+4 =12 - 2√3h+h²/4 +3/4h² ⇒ h =4/√3 .
Окончательно :
Sбок = 12h =12*4/√3 =16√3 .
ответ : 16√3.
В общем рассмотрели две трапеции CC₁B₁B и AA₁MN .