Основание пирамиды - ромб с острым углом в 60 Высота пирамиды равна 3, а все двугранные углы при основании пирамиды 30 . Вычислите: а) высоту боковой грани пирамиды;
A) Тетраэдр - четырёхгранник, гранями которого являются четыре треугольника, треугольная пирамида. Одинаковые ребра имеют одинаковые проекции на плоскость основания. Поэтому вершина тетраэдра проецируется в центр описанной около основания окружности. Пусть в нашем случае основанием будет грань АСD . Тогда вершина В спроецируется в центр этого треугольника и проекция ребра ВС будет лежать на прямой СН, проходящей через центр описанной вокруг треугольника АСD окружности и являющейся высотой этого треугольника. ВС и АD - скрещивающиеся прямые. Угол между скрещивающимися прямыми - это угол между любыми двумя пересекающимися прямыми, которые параллельны исходным скрещивающимся. Проведем прямую параллельную ребру АD через точку С и тогда получим, что ВС перпендикулярна этой прямой, так как если проекция наклонной перпендикулярна прямой, то и сама наклонная перпендикулярна этой прямой. Таким образом, доказано, что ВС перпендикулярна АD.
б) Площадь сечения, содержащего прямую ВС и перпендикулярного прямой АD - это площадь треугольника СВН. Оно равно S=(1/2)*ВО*СН. По Пифагору СН=√(СD²-НD²) или СН=√(36-4) =4√2. ВН=√(ВD²-НD²)=4√2. СН=ВН. Пусть СО=х, тогда ВО²=ВН²-(НС-х)² и ВО²=ВС²-х². Значит ВН²-(НС-х)²=ВС²-х², или 32-32+8√2*х-х²=36-х² отсюда 8√2*х=36 х=9√2/4. ВО=√(36-81/8)=√207/2√2. S=(1/2)*(√207/2√2)*4√2=√207=3√23. Это ответ. Или так: В равнобедренном треугольнике СВН высота НР: НР=√(ВН²-(ВС/2)²) или НР=√(32-9) =√23. Тогда Scbh=(1/2)*BC*НР или Scbh=(1/2)*6*√23. ответ: Scbh=3√23.
Так как все углы данного шестиугольника равны, он - выпуклый.
Сумма углов выпуклого многоугольника вычисляется по формуле N=180°•(n-2), где n- количество его вершин.
N=180°•(6-2)=720°
Каждый из равных углов равен 720°:6=120°
Продлим стороны А1А2 и А4А2 до пересечения в точке В, и стороны А4А5 и А1А6 до пересечения в точке С.
Внешние углы при внутренних, равных 120°, равны 180°-120°=60°.
Тогда углы в ∆ А2ВА3 и ∆ А5СА6 - равны 60°, стороны ∆ А2ВА3 равны 5, стороны ∆ А5СА6 равны 8.
Внешний угол при вершине В=внутреннему углу А1=120°
Эти углы соответственные. Из равенства соответственных углов следует параллельность А4В║А1С.
Внешний угол при вершине В=внутреннему углу А4=120°.
Эти углы соответственные, из чего следует параллельность ВА1║А4С.
⇒ В четырехугольнике ВА4СА1 противоположные стороны параллельны. ВА4СА1 - параллелограмм, ⇒его противоположные стороны равны. Следовательно, ВА4=5+4=9
А1С=ВА4=9.
Сторона А1А6=9-А6С=9-8=1
Одинаковые ребра имеют одинаковые проекции на плоскость основания. Поэтому вершина тетраэдра проецируется в центр описанной около основания окружности. Пусть в нашем случае основанием будет грань АСD . Тогда вершина В спроецируется в центр этого треугольника и проекция ребра ВС будет лежать на прямой СН, проходящей через центр описанной вокруг треугольника АСD окружности и являющейся высотой этого треугольника. ВС и АD - скрещивающиеся прямые. Угол между скрещивающимися прямыми - это угол между любыми двумя пересекающимися прямыми, которые параллельны исходным скрещивающимся. Проведем прямую параллельную ребру АD через точку С и тогда получим, что ВС перпендикулярна этой прямой, так как если проекция наклонной перпендикулярна прямой, то и сама наклонная перпендикулярна этой прямой. Таким образом, доказано, что ВС перпендикулярна АD.
б) Площадь сечения, содержащего прямую ВС и перпендикулярного прямой АD - это площадь треугольника СВН. Оно равно S=(1/2)*ВО*СН.
По Пифагору СН=√(СD²-НD²) или СН=√(36-4) =4√2.
ВН=√(ВD²-НD²)=4√2. СН=ВН.
Пусть СО=х, тогда
ВО²=ВН²-(НС-х)² и
ВО²=ВС²-х². Значит ВН²-(НС-х)²=ВС²-х², или
32-32+8√2*х-х²=36-х² отсюда 8√2*х=36
х=9√2/4. ВО=√(36-81/8)=√207/2√2.
S=(1/2)*(√207/2√2)*4√2=√207=3√23. Это ответ.
Или так:
В равнобедренном треугольнике СВН высота НР:
НР=√(ВН²-(ВС/2)²) или НР=√(32-9) =√23.
Тогда Scbh=(1/2)*BC*НР или Scbh=(1/2)*6*√23.
ответ: Scbh=3√23.