Двугранный угол правильной треугольной пирамиды при ребре основания равен 45°, а радиус вписанной сферы — √2 см. Эта сфера касается одной из боковых граней пирамиды в точке М. Найдите длину линии пересечения данной сферы и плоскости, проходящей через точку М параллельно основанию пирамиды.
от

1 Ответ

Дано:
1. Двугранный угол правильной треугольной пирамиды при ребре основания (β) = 45°.
2. Радиус вписанной сферы (R) = √2 см.

Найти:
Длину линии пересечения данной сферы и плоскости, проходящей через точку M параллельно основанию пирамиды.

Решение:

1. Площадь основания правильной треугольной пирамиды можно выразить через радиус вписанной сферы. Радиус вписанной сферы (R) в правильной треугольной пирамиде связан с высотой (H) и площадью основания (S) следующим образом:

   R = 3S / (p * H),

   где p — полупериметр основания.

2. Для правильного треугольника со стороной a:

   S = (√3 / 4) * a² и p = (3a) / 2.

3. Высота H правильной треугольной пирамиды при двугранном угле 45°:

   H = R * (1 + √2).

4. В данном случае радиус вписанной сферы равен √2, следовательно:

   H = √2 * (1 + √2) = √2 + 2 см.

5. Плоскость, проходящая через точку M и параллельная основанию, будет находиться на расстоянии R от основания. Радиус пересечения с плоскостью будет равен R, так как плоскость не изменяет радиус сферы.

6. Длина линии пересечения сферы и плоскости будет равна окружности, проходящей через радиус сферы:

   L = 2πR.

7. Подставим значение радиуса:

   L = 2π * √2 см.

Ответ:
Длина линии пересечения сферы и плоскости, проходящей через точку M параллельно основанию пирамиды, равна 2π√2 см.
от