Тема . Счёт площадей и объёмов
Пирамиды с общим трёхгранным углом и/или высотой
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#76531

 A′,  B′ и C′ — проекции вершины S  правильной треугольной пирамиды SABC  на биссекторные плоскости двугранных углов при рёбрах BC,  AC  и AB.  Найдите тангенс каждого из этих углов, если объём пирамиды   ′ ′ ′
SA BC в 10  раз меньше объёма пирамиды SABC.

Источники: Миссия выполнима - 2022, 11.4 (см. mission.fa.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Сходу непонятно, что делать с условием на перпендикуляры к плоскостям, может, попытаться сделать какое-то дополнительное построение, связанное с вершиной S и одной из этих плоскостей?

Подсказка 2

Правильно, сделать симметрию точки S относительно плоскости A'BC и получить точку S₁. Попробуйте получить точки S₂, S₃ по такой же симметрии, только относительно AB'C и ABC'.

Подсказка 3

Мы получили треугольник S₁S₂S₃, кажется, что он концентричен с треугольником ABC (докажите это, используя поворот относительно высоты пирамиды).

Подсказка 4

Треугольник PSS₁ равнобедренный (P - середина BC), так как PA' - высота и биссектриса, а значит SA'=A'S₁, следовательно, пирамида SS₁S₂S₃ является образом SA'B'C' при гомотетии с коэффициентом 2 и центром в S, а значит, как относятся их объемы?

Подсказка 5

Правильно, в 8 раз. Теперь мы можем использовать условие с отношениями объемов SABC и SA'B'C', найдя отношение объемов SABC и SS₁S₂S₃ и отношение площадей их оснований.

Подсказка 6

Проведём высоту SO нашей пирамиды и найдем отношение S₁O/AO с помощью отношения площадей.

Подсказка 7

Выразим S₁O и OA через SO и найдем тангенс угла, который нужно вычислить в задаче с помощью найденных отрезков.

Показать ответ и решение

Точки S ,S ,
 1  2  и S
 3  симметричные S  относительно биссекторных плоскостей, лежат в плоскости ABC.  А поскольку тройка этих биссекторных плоскостей переходит в себя при повороте на   ∘
60 вокруг оси пирамиды, то этим свойством обладает и тройка точек S1,S2,S3.  Следовательно, треугольник △S1S2S3  — правильный, и его центр, который мы обозначим через O,  совпадает с центром треугольника △ABC.

PIC

Заметим, далее, что пирамида SS1S2S3  —- образ пирамиды SA′B ′C ′ при гомотетии с центром S  и коэффициентом 2.  С учётом условия задачи это означает, что отношение объёмов пирамид SABC  и SS1S2S3  равно 10:23 =5 :4.  А поскольку у этих пирамид общая высота SO,  то и отношение площади треугольника △ABC  к площади треугольника △S1S2S3  равно 5:4.  В качестве следствия получается равенство OA :OS1 = √5 :2,  которое будет нами использовано.

Обозначив величину двугранного ребра при ребре BC  через φ  , точкой, симметричной S  относительно соответствующей биссекторной плоскости будем считать S1.

PIC

Тогда φ= ∠SPA = ∠SPS1,  где P  — середина ребра BC  ; треугольник △SP S1  — равнобедренный (SP = PS1),  откуда

        180∘ − φ                      φ
∠SS1P = ---2--,OS1 =SO ctg∠SS1P = SOtg2-

А поскольку

OA = 2⋅AP = 2⋅SOctg φ,
                   2

то

√5   OA   2ctgφ
-2-= OS1 =-tg φ2

tg φtgφ = 4√-
  2       5

При 0∘ < φ< 90∘ левая часть последнего равенства равна ∘1+-tg2φ− 1,  что позволяет найти

     ∘16+-8√5-
tgφ =  ---5---
Ответ:

 ∘ 16+-8√5
  ---5---

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 обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

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

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или 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!