Сторона основания правильной четырёхугольной пирамиды равна а, а плоский угол при вершине пирамиды равен а. Найдите радиус шара, вписанного в данную пирамиду.
назад от

1 Ответ

Дано:
1. Сторона основания правильной четырёхугольной пирамиды (a).
2. Плоский угол при вершине пирамиды (α).

Найти:
Радиус шара, вписанного в данную пирамиду (R).

Решение:

1. Площадь основания правильной четырёхугольной пирамиды (S_основания) равна:

   S_основания = a².

2. Полупериметр основания (p):

   p = 4a / 2 = 2a.

3. Высота пирамиды (H) можно найти, используя плоский угол α. В этом случае высота H будет связана с радиусом вписанной сферы R и углом α:

   H = R / tan(α).

4. Радиус вписанной сферы (R) можно выразить через площадь основания и высоту пирамиды:

   R = (S_основания * H) / (p * (H + r)),

   где r — радиус вписанной окружности основания. Для квадрата с длиной стороны a:

   r = S_основания / p = a² / (2a) = a / 2.

5. Подставляем значение в формулу для R:

   R = (a² * H) / (2a * (H + a/2)).

6. Упрощаем:

   R = (a * H) / (2(H + a/2)).

7. Теперь выразим H через R:

   Подставим H = R * tan(α):

   R = (a * (R * tan(α))) / (2(R * tan(α) + a/2)).

8. Упрощаем уравнение, чтобы найти R:

   R = (aR * tan(α)) / (2R * tan(α) + a).

9. Переписываем уравнение в более удобной форме:

   R(2R * tan(α) + a) = aR * tan(α).

10. Упрощаем:

   2R² * tan(α) + aR - aR * tan(α) = 0.

11. Получаем квадратное уравнение относительно R:

   2R² * tan(α) + (a - a * tan(α))R = 0.

12. Решаем это уравнение для R:

   R = 0 или R = a / (2(1 + tan(α))).

Ответ:
Радиус шара, вписанного в данную пирамиду, равен a / (2(1 + tan(α))).
назад от