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#71442

В треугольной пирамиде SABC  в основании лежит равнобедренный прямоугольный треугольник ABC  с гипотенузой AC.  Боковые грани SAB  и SAC  перпендикулярны плоскости ABC.  Сфера радиусом, равным AC,  с центром в точке S  делит пирамиду на две части. Найдите объём большей из этих частей, если SA= AB = 2.

Источники: ПВГ-2022, 11.5 (см. pvg.mk.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Из условия сразу можно понять, что SA перпендикулярно плоскости ABC. Работать просто так с пирамидой не очень удобно, к тому же у нас ещё присутствует сфера в задаче. Видим, что у нас прямой угол в основании и прямой угол между ребром и основанием! Тогда до чего можно достроить нашу пирамиду?

Подсказка 2

Верно, можно сначала отразить симметрично пирамиду относительно AC. А дальше понятно, что это большая пирамида будет 1/3 от куба, до которого тоже в силу равенства отрезков можно достроить. Но хватит ли этого нам? У нас есть сфера, которая отсекает от исходной пирамиды часть, и не совсем понятно, как вообще этот объём искать... Как можно задействовать неиспользуемую часть, после чего всё станет намного проще?

Подсказка 3

Да, можно наш куб со стороной равной двум достроить ещё до куба со стороной 4. Теперь какой же объём нас интересует?

Подсказка 4

Верно, нам нужен объём, который получается, как разность объёма сферы и 6 сегментов, выходящих наружу за куб. А точнее, потом нам нужно поделить его на 48. Отлично! Осталось аккуратно посчитать эти объёмы, и потом ещё проверить, что вы нашли больший из них. Например, можно проверить, что найденный объём больше половины объёма исходной пирамиды. Победа!

Показать ответ и решение

PIC PIC

Из условия задачи вытекает, что ребро SA  пирамиды перпендикулярно основанию ABC.

Обозначим SA = AB =a.  Пирамида SABCD  является 1∕48  частью изображённого на рисунке куба с ребром 2a,  причём все 48 пирамид, образующих этот куб, располагаются центрально-симметрично относительно общей вершины S.

Поэтому искомый объём есть 1∕48  объёма тела, представляющего собой пересечение шара радиуса    √ -
R =  2a  и данного куба. Это пересечение есть шар без шести шаровых сегментов с высотой шарового сегмента      -
h= (√2− 1)a  (см. рисунок).

Объём этого тела:

                                         (     √-   )
V = 4πR3 − 6πh2(R − h) = 4π⋅2√2a3− 6π(√2− 1)2 √2−-2-− 1 a3 =
   3              3    3                         3

  √ -
= 8-2πa3− 2(3− 2√2-)(2√2+ 1)πa3 = 2 ⋅πa3(4√2− 3(4√2 − 5))= 2⋅πa3(15− 8√2-)
   3                         3                     3

Значит, искомый объём равен

                         √-          √-
-2--⋅πa3(15− 8√2) = πa3(15− 8-2) = π(15−-8-2)
3⋅48                   72           9

Отметим, что объём всей пирамиды равен 1 2⋅2    4
3 ⋅ 2 ⋅2 =3  (или, что то же самое, 1∕48  части куба, то есть 43  4
48 = 3  ) Найденный объём части пирамиды больше, чем 1∕2  объема пирамиды, так как

      √-
π(15−-8-2)> 2⇔ 15− 8√2> -6⇔ 15− 8√2> 15− 12 =3 >-6
    9      3           π                      π

Это подтверждает, что мы нашли именно объём большей части пирамиды.

Ответ:

 π(15−-8√2)
    9

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!