В правильной четырехугольной пирамиде боковое ребро образует угол 60 градусов с плоскостью основания, а высота пирамиды составляет 10. Как можно вычислить площадь поверхности этой пирамиды?
Математика11 классПлощадь поверхности правильной четырехугольной пирамидыправильная четырехугольная пирамидаплощадь поверхности пирамидыугол с плоскостью основаниявысота пирамидывычисление площади поверхности
Чтобы вычислить площадь поверхности правильной четырехугольной пирамиды, нам нужно найти площадь основания и площадь боковых граней. Давайте разберем шаги решения.
Шаг 1: Найдем сторону основания.В правильной четырехугольной пирамиде основание является квадратом. Обозначим сторону квадрата как "a". Боковое ребро образует угол 60 градусов с плоскостью основания, и высота пирамиды составляет 10. Мы можем использовать тригонометрию для нахождения длины стороны основания.
Пусть "h" - высота пирамиды, которая равна 10. Боковое ребро "l" образует угол 60 градусов с высотой. Мы можем выразить боковое ребро через высоту:
Поскольку cos(60°) = 0.5, мы можем записать:
Отсюда:
Это расстояние является апофемой боковой грани, которую мы можем обозначить как "R". В правильной четырехугольной пирамиде апофема "R" и сторона основания "a" связаны через прямоугольный треугольник, где:
Используя треугольник, образованный высотой, половиной стороны основания и боковым ребром, мы можем выразить "a" через "l":
Здесь sin(60°) = sqrt(3)/2, поэтому:
Отсюда:
Площадь основания "S_основания" квадрата равна:
Площадь одной боковой грани равна:
Сначала найдем "R":
Теперь можем найти площадь одной боковой грани:
Так как у нас 4 боковые грани, общая площадь боковых граней будет:
Теперь мы можем найти общую площадь поверхности "S_общая":
Таким образом, площадь поверхности правильной четырехугольной пирамиды составляет:
Это и будет окончательный ответ.