Многогранники КТ 1
Если большая диагональ правильной шестиугольной призмы равна $$2$$ и образует с плоскостью ее основания угол $$30^{\circ}$$, то поверхность призмы равна:
- Рассмотрим треугольник $$ACD$$ (рис. 4).
Так как $$\angle A = 30^{\circ}$$, то $$h=\frac{d}{2}=1$$.
Из теоремы Пифагора: $$AD=\sqrt{4-1}=\sqrt{3}$$.
Тогда, $$AO=\frac{\sqrt{3}}{2}=a$$.
-
Найдем площадь основания призмы:
$$S_{осн.}=\frac{6\sqrt{3}a^2}{4}$$, $$S_{осн.}=\frac{9\sqrt{3}}{8}$$.
Найдем боковую поверхность призмы:
$$S_{бок.} = P_{осн.} \cdot h$$, $$S_{бок.}=3\sqrt{3}$$.
Найдем поверхность призмы:
$$S=2S_{осн.}+S_{бок.}$$, $$S=\frac{9\sqrt{3}}{4}+3\sqrt{3}=5,25\sqrt{3}$$.
- По формуле $$R = \frac{a}{\sqrt{3}}$$ получим:
$$\frac{2}{\sqrt{3}} = \frac{a}{\sqrt{3}}$$, откуда $$a = 2$$ (рис. 8).
- Из теоремы Пифагора:
$$h = \sqrt{a^2 - R^2}$$, $$h= \sqrt{4 - \frac{4}{3}} = \frac{2\sqrt{2}}{\sqrt{3}}$$. - Площадь основания пирамиды:
$$S = \frac{\sqrt{3}a^2}{4}$$, $$S = \frac{\sqrt{3} \cdot 4}{4} = \sqrt{3}$$. - Объем пирамиды:
$$V = \frac{S \cdot h}{3}$$, $$V = \frac{\sqrt{3} \cdot 2\sqrt{2}}{3\sqrt{3}} = \frac{2\sqrt{2}}{3}$$.
Если пирамида имеет $$8$$ ребер, то отношение числа всех ее вершин к числу боковых граней равно:
-
Четырехугольная пирамида (рис. 1) имеет $$8$$ ребер:
$$SA$$, $$SB$$, $$SC$$, $$SD$$, $$AB$$, $$BC$$, $$CD$$, $$DA$$. - Вершины пирамиды: $$S$$, $$A$$, $$B$$, $$C$$, $$D$$.
- Боковые грани: $$SAB$$, $$SBC$$, $$SCD$$, $$SDA$$.
- Отношение числа вершин к числу боковых граней: $$5:4=1,25$$.
- Пусть $$a = 2k$$, $$b = 3k$$, $$c = 5k$$ (рис. 5).
Тогда, $$(2k + 3k + 5k) \cdot 4 = 120$$, откуда $$k = 3$$.
Следовательно, $$a = 6$$, $$b = 9$$, $$c = 15$$. - По формуле $$S = 2ab + 2ac + 2bc$$ получим:
$$S = 2 \cdot 54 + 2 \cdot 90 + 2 \cdot 135 = 558$$.
Тогда, $$AO = R = 6$$.
- Рассмотрим треугольник $$COA$$:
$$\textrm{tg} 60^{\circ} = \frac{R}{h}$$, откуда $$h = 6 : \sqrt{3} = 2\sqrt{3}$$. - Найдем площадь основания пирамиды:
$$S = \frac{6 \cdot \sqrt{3}a^2}{4}$$, $$S= \frac{3 \cdot \sqrt{3} \cdot 36}{2} = 54\sqrt{3}$$. - Найдем объем пирамиды:
$$V = \frac{1}{3}Sh$$, $$V = \frac{1}{3} \cdot 54\sqrt{3} \cdot 2\sqrt{3} = 108$$.
- $$AC^2 = 4 + 36 = 40$$;
- $$BC^2 = 4 + 100 = 104$$;
- $$AB = \sqrt{40 + 104} = 12$$.
- Так как $$ABCD$$ - квадрат (рис. 9) и вершина $$A_1$$ равноудалена от вершин квадрата, то $$A_1O = h$$.
- Так как $$\angle AA_1O = 60^{\circ}$$, то $$tg 60^{\circ}=\frac{AO}{h}=1$$, откуда $$AO = 3\sqrt{3} = \frac{d}{2}$$.
- Найдем объем параллелепипеда:
$$V = S_{осн.} \cdot h$$, $$V = \frac{d^2 \cdot h}{2}$$, $$V = \frac{108 \cdot 3}{2} = 162$$.
- Так как $$S_{сеч.}=\frac{CB \cdot A_{1}O}{2}$$ (рис. 2), то $$5\sqrt{123}=\frac{10 \cdot A_{1}O}{2}$$, откуда $$A_{1}O= \sqrt{123}$$.
-
Из теоремы Пифагора:
$$AO=\sqrt{AC^2 - OC^2}$$, $$AO=\sqrt{100-25}=\sqrt{75}$$;
$$A_{1}A=\sqrt{A_{1}O^2 - AO^2}$$, $$A_{1}A=\sqrt{123-75}=4\sqrt{3}=h$$.
-
Объем призмы:
$$V = S_{осн.} \cdot h$$, $$V=\frac{CB \cdot AO}{2} \cdot h$$, $$V=\frac{10 \cdot 5\sqrt{3} \cdot 4\sqrt{3}}{2}=300$$.
-
Рассмотрим верхнее основание пирамиды (рис. 3).
Так как $$P=8$$, то $$a_1 = 2$$.
Но так как $$S_1 = \frac{d_{1}^2}{2}$$, то $$d_1 = 2\sqrt{2}$$, а $$NC=\sqrt{2}$$.
-
Рассмотрим треугольник $$PCD$$.
Так как $$tg \alpha = \frac{h}{PD}$$, то $$\frac{3\sqrt{2}}{2}=\frac{h}{PD}$$, $$PD=\frac{h\sqrt{2}}{3}$$.
По теореме Пифагора: $$h^2 + \frac{2h^2}{9}=11$$, откуда $$h=3$$.
Тогда, $$PD=\sqrt{2}$$.
- Рассмотрим нижнее основание пирамиды.
Так как $$OD = OP +PD = 2\sqrt{2}$$, то $$d_2 = 4\sqrt{2}$$, а $$S_2 = \frac{d_{2}^2}{2} = 16$$.
- По формуле $$V=\frac{1}{3}h(S_{1} + S_{2}+\sqrt{S_{1}S_{2}})$$ получим:
$$V=\frac{1}{3} \cdot 3 \cdot (4+16+\sqrt{4 \cdot 16}) = 28$$.
- Из теоремы Пифагора:
$$AO = \sqrt{A_{1}A^2 - h^2}$$, $$AO= \sqrt{24 - 12} = 2\sqrt{3}$$;
$$DO = \sqrt{A_{1}D^2 - h^2}$$, $$DO= \sqrt{16 - 12} = 2$$. - Тогда, $$a = \sqrt{OA^2 + OD^2} $$, $$a= \sqrt{12 + 4} = 4$$.
- Так как $$S_{DOC} = \frac{OD \cdot OC}{2} = \frac{DC \cdot OK}{2}$$, то
$$2 \cdot 2\sqrt{3} = 4 \cdot OK$$, откуда $$OK = \sqrt{3}$$. - По теореме Пифагора:
$$A_{1}K = \sqrt{OK^2 + h^2} $$, $$A_{1}K= \sqrt{3 + 12} = \sqrt{15}$$. - Площадь боковой поверхности параллелепипеда:
$$S = 4 \cdot a \cdot A_{1}K = 16\sqrt{15}$$. - Так как $$16\sqrt{15} < 16 \cdot 4$$, то искомое число равно $$64$$.
