Пусть M - середина АС. Тогда ВM - медиана и высота правильного треугольника АВС. SM - медиана и высота равнобедренного треугольника SAC. ВM⊥АС, SM⊥AC, ⇒ ∠SMB = 60° - линейный угол двугранного угла наклона боковой грани к основанию.
Центр шара, вписанного в правильную пирамиду, лежит в точке пересечения высоты пирамиды и биссектрисы угла, образованного апофемой и ее проекцией на основание (в нашем случае - ∠SMH)
SH - высота пирамиды, МО - биссектриса ∠SMH. О - центр вписанного в пирамиду шара. ОН = R - расстояние от центра шара до плоскости основания. Проведем ОК⊥SM. АС⊥SMB (ВM⊥АС, SM⊥AC), значит ОК⊥АС, ⇒ ОК⊥SAC, т.е. ОК = R - расстояние от центра шара до грани SAC. К - точка касания.
ΔОМН: НМ = ОH / tg∠OMH = R / tg30° = R√3 НМ - радиус окружности, вписанной в правильный треугольник: НМ = а√3/6 а√3/6 = R√3 a = 6R
ΔSHM: HM / SM = cos 60° SM = HM / cos60° = R√3 / (1/2) = 2R√3
Проведем КР⊥SH, Р - центр окружности, по которой поверхность шара касается боковой поверхности пирамиды. РК - ее радиус. ∠SKP = ∠SMH = 60° (соответственные при пересечении КР║МН секущей SM), ∠РКО = ∠SKO - ∠SKP = 90° - 60° = 30° ΔPKO: cos ∠PKO = PK / KO cos 30° = r / R r = R√3/2
Длина окружности касания: C = 2πr = 2π · R√3/2 = πR√3
В пирамиду ЕАВС вписан шар. ОК=ОМ=R, ∠ЕРМ=60°. В тр-ке ЕРМ ОК=ОМ, ОК⊥ЕМ, ОМ⊥РМ, значит РО - биссектриса. В тр-ке РОМ РМ=ОМ/tg30=R√3. В тр-ке ЕРМ ЕР=РМ/cos60=2R√3. Так как грани наклонены к плоскости основания под одним углом, то основание высоты пирамиды лежит в центре вписанной в основание окружности. PM=r. В правильном тр-ке r=a√3/6 ⇒ a=6r/√3=2r√3. a=AB=2РМ√3=2R√3·√3=6R. Площадь боковой поверхности: Sб=Р·l/2=3AB·EP/2=3·6R·2R√3/2=18R√3 - это ответ.
КТ - диаметр окружности на которой лежат точки касания поверхности шара и боковых граней пирамиды. КТ║АВС. ∠КОМ=∠КОР+∠МОР=60+60=120° ⇒ ∠КОД=180-120=60°. В прямоугольном тр-ке КДО КД=ОК·sin60=R√3/2. Длина окружности касания: C=2πr=2π·КД=πR√3 - это ответ.
ответ 4 см