Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела сферы
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#70626

Основанием пирамиды SABCD  является трапеция ABCD  с основаниями BC  и AD  такими, что BC :AD = 2:5  . Диагонали трапеции пересекаются в точке E  , а центр O  вписанной в пирамиду сферы лежит на отрезке SE  и делит его в отношении SO :OE =7 :2  . Найти площадь полной поверхности пирамиды, если площадь боковой грани SBC  равна 8.

Источники: Вступительные на МехМат МГУ, 1999, задача 6

Подсказки к задаче

Подсказка 1

У нас уже есть площадь одной боковой грани. Может, тогда попытаемся найти площади остальных? Подумайте, как соотносятся между собой площади треугольников △SBC и △SAB...

Подсказка 2

Вроде как, напрямую связь между ними установить не получается. Давайте попробуем посмотреть на объемы тетраэдров SAOB и SBOC: они относятся как площади треугольников △SAB и △SBC. А как еще можно найти их отношение?

Подсказка 3

Т.к. объемы SABE и SBCE относятся как площади △ABE и △BEC (то есть как AE к EC), а также объемы OAEB и OBEC относятся как эти площади, то и их разности (то есть SAOB и SBOC) относятся как AE к EC. Тогда верно равенство S(△SAB)/S(△SBC)=AE/EC ⇒ S(△SAB)=20. Теперь найдите площади остальных боковых граней!

Подсказка 4

Нам осталось только найти площадь основания (назовем ее S₀). Мы знаем, что O делит SE в отношении 7/2. Тогда r=h*2/9, где r- радиус вписанной сферы, а h- высота пирамиды. Мы знаем, что V=S₀*h*1/3=S₀*r*3/2, где V- объем нашей пирамиды. Как еще, зная площади боковых граней, можно выразить V?

Подсказка 5

Через объемы тетраэдров ESAB, ESBC, ESCD и ESDA! Про них мы знаем, что высоты, опущенные из вершины E, равны r*9/7. Тогда мы без проблем сможем записать V через сумму объемов этих тетраэдров, приравнять к S₀*r*3/2 и найти площадь основания!

Показать ответ и решение

PIC

Введем обозначения

S△BSC = S1, S△ASB = S2, S△ASD = S3, S△CSD =S4, Sосн. = SABCD =S

А также

VSBEC = V1, VSAEB =V2, VSAED = V3, VSCED =V4, VSABCD = V.

По условию S1 = 8  . Заметим, что

S    CE   BC   2 S    BC2   4  S    BE   BC   2
S1 = AE-= AD-= 5,S1 = AD2-= 25,S1 = DE-= AD-= 5
 2                3             4

Значит,

Sбок. =S1 +S2+ S3+ S4 = 8+20+ 50+ 20 =98

Пусть r  — радиус вписанной в пирамиду сферы, h  — высота пирамиды. Тогда

V = 1Sполн. r= 1Sосн. h
    3        3

И так как центр O  вписанной сферы лежит на отрезке SE  , то

r  OE-  2
h = SE = 9

С другой стороны, высоты пирамид SBEC, SAEB, SAED  и SCED  , проведённые из общей вершины E  , равны 9
7r  , поэтому

V =VSBEC + VSAEB + VSAED+ VSCED = V1 +V2+ V3+ V4 =

  1   9   1   9   1   9   1    9   1 9
= 3S1⋅7r+ 3S2⋅7r+ 3S3⋅7r +3S4 ⋅7r= 3 ⋅7r(S1+ S2 +S3+ S4)=

  3        1
= 7Sбок. ⋅r= 3Sполн. ⋅r

Откуда Sполн.  9
Sбок.-= 7

Следовательно,

Sполн. = 9Sбок. = 9⋅98= 126.
        7       7
Ответ: 126

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!