В сферу вписана правильная треугольная призма ABCA1B1C1 с основанием ABC и боковыми ребрами AA1, BB1, CC1. Отрезок CD — диаметр этой сферы, точка K и L — середина ребра AA1 и AB. Найти объем призмы, если
Плоскости оснований ABC и A1B1C1 призмы пересекают сферу по окружностям, описанным около правильных треугольников ABC и A1B1C1; пусть их центры — точки O и O1 соответственно.
Легко показать, что середина M отрезка OO1 является центром сферы (см. рис.).
Проведем через точку C1 диаметр C1D окружности с центром в точке O1.Покажем, что CD — диаметр сферы. Действительно, плоскость CC1D перпендикулярна плоскостям основания и, значит, вместе с точкой O1 содержит отрезок OO1. Так как C1D = 2DO1, прямая CD пересекает отрезок OO1 в его середине, т. е. в центре M заданной сферы.
Пусть D1 — проекция точки D на плоскость основания ABC, высота призма равна h, a радиусы окружностей с центрами O и O1 равен r. Рассмотрим треугольники KA1D и LDD1. Учитывая, что (треугольник A1O1D равносторонний), по т. Пифагора получаем систему уравнений
Решая систему, находим, что Тогда сторона основания равна его площадь и, следовательно, объем призмы
Ответ: