В правильной четырехугольной пирамиде MABCD известно, что MC = 10, AC = 12. Какова длина высоты MO?
Также, если боковая поверхность правильной четырехугольной пирамиды равна 60, а сторона основания равна 6, каков объем этой пирамиды?
Геометрия 11 класс Правильные пирамиды
Давайте решим первую часть задачи, где нам нужно найти длину высоты MO в правильной четырехугольной пирамиде MABCD.
В правильной четырехугольной пирамиде основание является квадратом, и все боковые грани являются равнобедренными треугольниками. Точка O - это центр основания, и высота MO перпендикулярна основанию.
Для начала определим координаты точек. Пусть A, B, C, D - вершины основания квадрата, а M - вершина пирамиды. Поскольку основание квадратное, расположим его следующим образом:
Теперь найдем координаты точки O, центра квадрата. Координаты O будут:
Теперь мы знаем, что MC = 10, а AC = 12. Сначала найдем длину AC:
Длина AC равна расстоянию между точками A и C:
AC = sqrt((6 - 0)^2 + (6 - 0)^2) = sqrt(36 + 36) = sqrt(72) = 12.
Теперь, используя теорему Пифагора в треугольнике MOC, где MO - высота, OC - половина диагонали квадрата, а MC - наклонная сторона, мы можем найти MO:
Сначала найдем длину OC:
OC = sqrt((3 - 6)^2 + (3 - 6)^2) = sqrt((-3)^2 + (-3)^2) = sqrt(9 + 9) = sqrt(18) = 3sqrt(2).
Теперь применим теорему Пифагора:
MC^2 = MO^2 + OC^2.
Подставим известные значения:
10^2 = MO^2 + (3sqrt(2))^2.
100 = MO^2 + 18.
Теперь решим это уравнение:
MO^2 = 100 - 18 = 82.
Следовательно, MO = sqrt(82).
Теперь перейдем ко второй части задачи, где нам нужно найти объем пирамиды.
Формула для объема V правильной четырехугольной пирамиды:
V = (1/3) * S * h,
где S - площадь основания, а h - высота.
Площадь основания S квадрата со стороной 6 равна:
S = 6 * 6 = 36.
Теперь нам нужно найти высоту h. Мы знаем, что боковая поверхность равна 60. Площадь боковой поверхности правильной четырехугольной пирамиды равна:
Площадь боковой поверхности = (периметр основания * высота боковой грани) / 2.
Периметр основания квадрата равен 4 * 6 = 24.
Подставим это в формулу:
60 = (24 * h') / 2,
где h' - высота боковой грани. Упростим это уравнение:
60 = 12h',
h' = 60 / 12 = 5.
Теперь мы можем найти высоту h, используя высоту боковой грани и высоту MO:
h = sqrt(MO^2 + (3)^2).
Теперь подставим значения:
h = sqrt(82 + 9) = sqrt(91).
Теперь можем найти объем:
V = (1/3) * 36 * sqrt(91) = 12 * sqrt(91).
Таким образом, объем пирамиды равен 12 * sqrt(91).