В шар вписана правильная треугольная пирамида, длина ребра основания которой равна 6 см. Вычислите расстояние от центра шара до плоскости боковой грани пирамиды, если объём шара равен 256π /3 см³, а его центр расположен внутри пирамиды.
Обозначим пирамиду КАВС, КН - её высота, АД - диаметр окружности, описанной вокруг основания пирамиды - правильного треугольника АВС, АМ - высота ∆ АВС.
Центр шара -О, ОЕ - искомое расстояние- перпендикуляр к грани КВС .
Пирамида правильная, следовательно, основание её высоты КН расположено в центре описанной вокруг АВС окружности, а центр шара лежит на ее высоте.
АМ=АВ*sin 60º=3√3
АН- радиус описанной вокруг ∆ АВС окружности.
АН=АМ*2/3=2√3
НМ=АМ:3=√3
Объём шара V=4πR³ /3
R³ (шара)=3V/4π
R³=(3*256π:3):4π=64
R=∛64=4
На схеме осевого сечения шара КТ- диаметр шара,
АД хорда ( диаметр описанной вокруг АВС окружности)
НД=АН=2√3
По свойству хорд АН*НД=КН*НТ
Пусть ОН=х
Тогда KH=R+x, TH=R-x
(2√3)²=(4+x)(4-x)
12=16-x²⇒
х=2
Рассмотрим прямоугольные ⊿ КНМ и ⊿ КЕО. Они подобны - имеют общий острый угол при К.
Из подобия следует отношение КО:КМ=ОЕ:НМ
КН=КО+ОН=6
По т.Пифагора
КМ=√(KH²+MH²)=√(36+3)=√39
4:√39=ОЕ:√3
OE=4√3:√39
OE=4/√13 см
В условии, очевидно, ошибка: в прямоугольном параллелепипеде все грани прямоугольники, но тогда в прямоугольном треугольнике ABD гипотенуза (BD = 4 см) меньше катета (АD = 6 см).
Вероятно, в задаче дан прямой параллелепипед. Тогда его основания - параллелограммы, а боковые грани - прямоугольники. Решим задачу для прямого параллелепипеда.
Итак, в основании параллелограмм, в котором
АВ = CD = 3 см,
BC = AD = 6 см,
BD = 4 см - меньшая диагональ параллелограмма.
Сумма квадратов диагоналей параллелограмма равна сумме квадратов всех его сторон:
AC² + BD² = 2(AB² + AD²)
AC² = 2(AB² + AD²) - BD² = 2(9 + 36) - 16 = 90 - 16 = 74
AC = √74 см
B₁D - меньшая диагональ параллелепипеда (так как ее проекция меньше).
ΔBB₁D: ∠B₁BD = 90°,
tg∠BDB₁ = BB₁ / BD
BB₁ = BD · tg60° = 4 · √3 = 4√3 см
АА₁ = ВВ₁ = 4√3 см
ΔAA₁C: ∠A₁AC = 90°, по теореме Пифагора
A₁C = √(AA₁² + AC²) = √(48 + 74) = √122 см