Консультация № 177846
14.04.2010, 22:07
40.68 руб.
0 1 1
Здравствуйте Уважаемые эксперты. Помогите пожалуйста решить задачу.
Около сферы радиуса R=6 описан параллелепипед ABCDA1B1C1D1. В основании лежит прямоугольник ABCD со стороной AB=5*6^1/2. Ребро AA1 образует равные острые углы с рёбрами AB и AD. Определить: а) косинус угла наклона ребра AA1 к плоскости основания и б) расстояние от вершины А до центра сферы О.

Обсуждение

Неизвестный
17.04.2010, 22:41
общий
это ответ
Здравствуйте, STASSY.

Т.к. сфера вписана в параллелепипед, должно выполняться свойство равновеликости граней.
В параллелепипед можно вписать сферу т. и т. т., когда все его грани равновелики.



опустим из вершины A1 высоты боковых граней
Треугольники A1KA и A1LA - равны (AA1- общая сторона, [$8736$]A1AD=[$8736$]A1AB, оба треугольника - прямоугольные)
Следовательно A1K=A1L=h
AK=AL
По свойству равновеликости граней получим:
SABCD=SA1ABB1=SA1ADD1 или
AB*AC=AD*A1K=AB*A1L=AD*h=AB*h
AB=AC=h=5*[$8730$]6
Опустим перпендикуляр H=A1P к ABCD, он будет являться высотой параллелепипеда и равен диаметру вписанной сферы (12)
из равенства треугольников A1PL и A1PK (прямоугольные, A1P- общая, A1K=A1L)
PK=PL
Из теоремы о трех перпендикулярах следует, что проекция перепендикуляра (высоты) к прямой, перепедикулярна этой прямой.
PK - проекция A1K
PL - проекция A1L
тогда AKPL - прямоугольник и PK=PL и AK=AL, значит AKPL - квадрат
PL=[$8730$](h2-H2)=[$8730$]6=PK=AK=AL
AP=[$8730$]12=2*[$8730$]3
AA1=[$8730$](12*13)=2*[$8730$]39
cos[$945$]=AP/AA1=1/[$8730$]13=[$8730$]13/13

Центром вписанной сферы является центр симметрии параллелепипеда - точка пересечения его диагоналей.
Причем диагонали параллелепипеда при пересечении делятся пополам.
AO=AC1/2
Из точки C1 опустим перпендикуляр C1N на плоскость основания.
Прямоугольные треугольники AAP и CCN равны, следовательно
AN=AC+CN=AC+AP=10*[$8730$]3+2*[$8730$]3=12*[$8730$]3
C1N=H=12
d=AC1=24
AO=d/2=12

Можно ввести декартовы координаты и вычислить центр сферы и длину AO.
Например
A(0, 0, 0),B(5*[$8730$]6, 0, 0),C(5*[$8730$]6, 5*[$8730$]6, 0),D( 0, 5*[$8730$]6, 0)
A1([$8730$]6, [$8730$]6, 12),B1(6*[$8730$]6, [$8730$]6, 12)
C1(6*[$8730$]6, 6*[$8730$]6, 12),D1([$8730$]6, 6*[$8730$]6, 12)

Возможно есть более простое решение.
Форма ответа