Для решения задачи о правильной треугольной пирамиде SABC давайте сначала вспомним основные элементы и формулы, которые могут пригодиться.
Дано:
- Длина стороны основания треугольной пирамиды ( a = 6 , \text{см} ).
- Высота от вершины S до основания (точка O) ( SO = \sqrt{3} , \text{см} ).
Шаг 1: Найдём высоту ( CN ) треугольника ( ABC )
Потому что ( ABC ) является равносторонним треугольником, мы можем использовать формулу для высоты равностороннего треугольника:
[
h_{ABC} = \frac{\sqrt{3}}{2} \cdot a
]
Подставим значение ( a = 6 ):
[
h_{ABC} = \frac{\sqrt{3}}{2} \cdot 6 = 3\sqrt{3} , \text{см}
]
Таким образом, высота ( CN ) равностороннего треугольника ( ABC ) равна ( 3\sqrt{3} , \text{см} ).
Шаг 2: Найдём отрезок ( OH ) – проекцию ( SH ) на плоскость основания
- Поскольку ( O ) является центром основания (то есть центром треугольника ( ABC )), а ( CN ) – это высота, проведенная из вершины С на основание, мы можем найти ( OH ) как разницу высоты ( CN ) и высоты ( SO ):
[
OH = CN - SO = 3\sqrt{3} - \sqrt{3} = 2\sqrt{3} , \text{см}
]
Шаг 3: Найдём угол наклона боковой грани к основанию
Угол наклона боковой грани к основанию ( \alpha ) можно найти с помощью функции тангенса:
[
\tan(\alpha) = \frac{SO}{OH}
]
Подставив значения:
[
\tan(\alpha) = \frac{\sqrt{3}}{2\sqrt{3}} = \frac{1}{2}
]
Теперь найдём угол ( \alpha ):
[
\alpha = \tan^{-1}\left(\frac{1}{2}\right)
]
Шаг 4: Найдём апофему ( SH )
- Апофема ( SH ) является длиной отрезка от вершины S до точки H:
[
SH = \sqrt{SO^2 + OH^2}
]
Подставим известные значения:
[
SH = \sqrt{(\sqrt{3})^2 + (2\sqrt{3})^2} = \sqrt{3 + 12} = \sqrt{15} , \text{см}
]
Шаг 5: Найдём площадь одной боковой грани
- Площадь треугольника ( SABC ):
[
P = \frac{1}{2} \cdot a \cdot SH
]
Подставляем значения:
[
P = \frac{1}{2} \cdot 6 \cdot \sqrt{15} = 3\sqrt{15} , \text{см}^2
]
Шаг 6: Найдём площадь боковой поверхности
- Так как у пирамиды 3 боковые грани:
[
S_{\text{бок}} = 3 \cdot P = 3 \cdot 3\sqrt{15} = 9\sqrt{15} , \text{см}^2
]
Шаг 7: Найдём площадь основания
- Площадь основания треугольника ( ABC ):
[
S_{\text{осн}} = \frac{\sqrt{3}}{4} a^2 = \frac{\sqrt{3}}{4} \cdot 6^2 = \frac{\sqrt{3}}{4} \cdot 36 = 9\sqrt{3} , \text{см}^2
]
Шаг 8: Найдём полную поверхность пирамиды
- Полная площадь поверхности:
[
S_{\text{пол}} = S_{\text{бок}} + S_{\text{осн}} = 9\sqrt{15} + 9\sqrt{3} , \text{см}^2
]
Шаг 9: Найдём боковое ребро пирамиды
- Боковое ребро ( SA ) можно найти по теореме Пифагора:
[
SA = \sqrt{SO^2 + AO^2}
]
Где ( AO ) – это расстояние от точки O до точки A, которое можно найти как:
[
AO = \frac{a}{\sqrt{3}} = \frac{6}{\sqrt{3}} = 2\sqrt{3}
]
Теперь подставляем:
[
SA = \sqrt{(\sqrt{3})^2 + (2\sqrt{3})^2} = \sqrt{3 + 12} = \sqrt{15} , \text{см}
]
Ответы:
а) Высота ( CN = 3\sqrt{3} , \text{см} )
б) Отрезок ( OH = 2\sqrt{3} , \text{см} )
в) Угол наклона боковой грани ( \alpha = \tan^{-1}\left(\frac{1}{2}\right) )
г) Апофема ( SH = \sqrt{15} , \text{см} )
д) Площадь одной боковой грани ( P = 3\sqrt{15} , \text{см}^2 )
е) Площадь боковой поверхности ( S_{\text{бок}} = 9\sqrt{15} , \text{см}^2 )
ж) Площадь основания ( S_{\text{осн}} = 9\sqrt{3} , \text{см}^2 )
з) Площадь полной поверхности ( S_{\text{пол}} = 9\sqrt{15} + 9\sqrt{3} , \text{см}^2 )
и) Боковое ребро пирамиды ( SA = \sqrt{15} , \text{см} )