Тема . Счёт площадей и объёмов

Поиск объёмов или решение через вспомогательные объёмы

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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#70627

В основании прямой призмы ABCA ′B′C ′ лежит прямоугольный треугольник ABC  , такой что AC = BC = 1  . На ребре A′B′ верхнего основания (параллельном AB  ) отмечена точка D  , так что  ′     ′
AD :DB  =1 :2  . Найдите радиус сферы, вписанной в тетраэдр     ′
ABC D  , если высота призмы равна 1.

Источники: ДВИ - 2013, вариант 2, задача 7 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Нам надо как-то найти радиус вписанной сферы. Его можно найти в формуле для объема тетраэдра. Можно ли как-то просто найти этот объем?

Подсказка 2

На самом деле он равен объему тетраэдра ABCD, ведь CC' параллельна основанию ABD. А объем тетраэдра легко найти: мы знаем, что площадь основания ABC- это 1/2, а высота- 1 ⇒объем равен 1/6. Что нам еще надо найти?

Подсказка 3

Как мы знаем, V=r*S/3, где V- объем тетраэдра, r- радиус сферы и S- площадь полной боковой поверхности. Тогда r=1/(2S). Легко заметить, что все стороны тетраэдра ABC'D легко находятся с помощью теоремы Пифагора. Тогда, зная все стороны, можно будет найти площади боковых граней и завершить решение. Я в вас верю!

Показать ответ и решение

PIC

Из теоремы Пифагора в треугольнике ABC  сторона      √-
AB =  2.  Так как A ′D :DB′ = 1:2  и       √-
A′B′ = 2,  то       √-       √-
A′D = 32,DB ′ = 232.

Обозначим объём тетраэдра ABC ′D  , площадь его поверхности и радиус вписанной в него сферы, соответственно, как V,S,r  . Тогда V = 13rS  . Объём тетраэдра ABC′D  paвен объёму тетраэдра ABCD  , поскольку CC′∥AA′ . Стало быть,

V = 1∕6  =⇒   r= (2S)−1

Найдём все рёбра пирамиды DABC ′.  По теореме Пифагора в △AA ′D:

                     ( √-)2                √ --
AD2 = A′A2+ A′D2 = 12+  -2-  = 11  =⇒  AD = --11
                        3     9             3

Аналогично из теорем Пифагора в треугольниках BB ′D,ACC′ и BCC ′ :

     ┌│----(----)-   --
     │∘ 2   2√-2 2  √17    ′  ∘-2---2  √-   ′  ∘ -2--2- √-
BD =  1 +   3    =  3 ; AC =  1 + 1 =  2; BC =  1 +1 =  2

Так как A′C′ = B′C′,  то ∠C′A ′D = 45∘,  тогда по теореме косинусов в △DA ′C′ :

 ′ 2   2       √2  1   5        ′   √5-
C D  = 9 + 1− 2⋅ 3-⋅√2-= 9 =⇒  C D= -3-

Теперь найдём площади всех граней пирамиды DABC  ′.

      √-
SADB =-22 .  Так как △AC ′B  — равносторонний, то        √-
SAC′B = -32 .

Рассмотрим △AC ′D.  Пусть ∠AC′D =α,  тогда по теореме косинусов

               √ -                                ∘ --
11= 2+ 5− 2⋅√2⋅--5⋅cosα   =⇒  cosα= √2-  =⇒   sinα =  3
9      9        3                   10              5

       1  √- √5        1
SAC′D = 2 ⋅ 2⋅-3-⋅sinα =√6

Рассмотрим △BC ′D.  Пусть ∠BC ′D = β,  тогда по теореме косинусов

               √ -
17-= 2+ 5− 2⋅√2⋅--5⋅cosβ  =⇒   cosβ = √1-  =⇒   sinβ = √3-
9      9        3                   10              10

       1 √ - √5       1
SBC′D = 2 ⋅ 2⋅-3-⋅sinβ = 2

Тогда площадь поверхности тетраэдра     ′
ABC D

                                (     -   -  ∘-)
S =SADB + SAC′B + SAC′D + SBC′D = 1  1+√ 2+√ 3+  2
                               2              3

Остаётся воспользоваться соотношением r =(2S)−1.

Ответ:

 (1+ √2+ √3+ ∘ 2)−1
              3

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!