сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Дан от­ре­зок l  — рас­сто­я­ние между двумя скре­щи­ва­ю­щи­ми­ся реб­ра­ми пра­виль­ной тре­уголь­ной пи­ра­ми­ды наи­мень­ше­го объ­е­ма. С по­мо­щью цир­ку­ля и ли­ней­ки по­строй­те квад­рат, рав­но­ве­ли­кий пол­ной по­верх­но­сти этой пи­ра­ми­ды.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Пусть в пра­виль­ной тре­уголь­ной пи­ра­ми­де DABC точка O центр её ос­но­ва­ния ABC, а от­ре­зок PQ  — общий пер­пен­ди­ку­ляр скре­щи­ва­ю­щих­ся рёбер AD и CB, |P Q|=l. Если |A B|=|B C|=|A C|=x, то пло­щадь ос­но­ва­ния пи­ра­ми­ды

 S= дробь: чис­ли­тель: x в квад­ра­те ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

Так как |O D|:|Q P|=|A O|:|A P|, то

 |D O|= дробь: чис­ли­тель: 2 l x ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 x в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 конец ар­гу­мен­та минус 4 l в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби ,  x боль­ше дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби l.

Обо­зна­чив через V(x) объём пи­ра­ми­ды DABC, по­лу­ча­ем

 V левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: l x в кубе , зна­ме­на­тель: 6 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 x в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 конец ар­гу­мен­та минус 4 l в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

Найдём про­из­вод­ную:

 V в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: l x в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те минус 2 l в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: левая круг­лая скоб­ка 3 x в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 конец ар­гу­мен­та минус 4 l в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка в кубе пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

Про­из­вод­ная об­ра­ща­ет­ся в нуль в точке x=l ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та . При  дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та l, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби мень­ше x мень­ше t ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та имеем V в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше 0, при x боль­ше t ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та имеем V в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше 0, по­это­му V_\min =V левая круг­лая скоб­ка t ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби t в кубе . Не­труд­но по­ка­зать, что при этом

|D A|=|D B|=|D C|=t ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та .

Итак, ис­ко­мой пи­ра­ми­дой наи­мень­ше­го объёма будет пра­виль­ный тет­ра­эдр с реб­ром l ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та .

S_n, n=4 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка l ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =l в квад­ра­те 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =a в квад­ра­те

a=l ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та ко­рень 4 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 l умно­жить на l ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец ар­гу­мен­та .

Ответ: см. рис.