Question

Найдите площадь боковой поверхности пирамиды,в основании которой лежит равнобедренный треугольник с углом β при основании и радиусом вписанной окружности r,если две неравные боковые грани перпендикулярны к плоскости основания,а третья-наклонена к ней под углом α

Answer 1

AK = AB sin ß = b sin β 
BK = AB cos β = b cos β 
SABK = AK * BK / 2 = b2sin β cos β / 2 

откуда 
SABС =   2SABK =   b2sin β cos β  
(примем за искомую площадь основания, далее справочно приведем к той же формуле, которая указана по ссылке выше) 

Если воспользоваться основными тригонометрическими тождествами, то 
b2sin β cos β = 1/2 b2sin 2β = 1/2 b2sin 2β   
или как по основной формуле (площади равнобедренного треугольника) 
1/2 b2sin 2β = 1/2 b2sin (180 - α)  =  1/2 b2sin α 

Теперь найдем площадь боковой поверхности пирамиды. 
Сначала найдем высоту боковых граней, прилежащих к равным сторонам равнобедренного треугольника, лежащего в основании пирамиды. При этом учтем, что высота пирамиды проецируется в точку О основания, которая одновременно является центром вписанной окружности. Вместе с радиусом вписанной окружности, высота боковой грани образует прямоугольный треугольник. Откуда высота боковой грани пирамиды равна: 
h = r / sin φ 

Длину радиуса вписанной окружности найдем как 
r = S/p

Учитывая, что BC = 2BK, то BC = 2b cos β 
откуда 
p = ( b + b + 2b cos β ) / 2 
p = ( 2b + 2b cos β ) / 2 
p = 2b ( 1 + cos β ) / 2 
p = b ( 1 + cos β )

Таким образом, радиус вписанной окружности в основание пирамиды будет равен 
r = S / p 
r = b2sin β cos β / b ( 1 + cos β ) = b sin β cos β / ( 1 + cos β )

Теперь определим высоту боковых граней пирамиды. Зная, что 
l / r = cos φ, то 
l = r cos φ

Тогда площадь грани пирамиды, прилегающей к равным сторонам основания (а в основании пирамиды у нас лежит равнобедренный треугольник) будет равна: 
S1 = lb / 2 
S1 = r cos φ * b / 2 
S1 = b sin β cos β / ( 1 + cos β ) cos φ * b / 2 
S1 = b2 sin β cos β / ( 1 + cos β ) cos φ / 2 
S1 = b2 sin β cos β  cos φ / ( 2 ( 1 + cos β ) )

Площадь боковой грани, прилегающей к основанию, равна: 
S2 = BC * l / 2 
S2 = 2b cos β *  r cos φ / 2 
S2 = b cos β * r cos φ 
S2 = b cos β * b sin β cos β / ( 1 + cos β ) * cos φ 
S2 = b2 cos2 β sin β cos φ / ( 1 + cos β ) 

Площадь боковой поверхности пирамиды равна: 
Sбок = 2S1 + S2 
Sбок = 2 * b2 sin β cos β / ( 2 ( 1 + cos β ) cos φ ) + b2 cos2 β sin β cos φ / ( 1 + cos β ) 
Sбок = b2 sin β cos β cos φ / ( 1 + cos β ) + b2 cos2 β sin β cos φ / ( 1 + cos β ) 
Sбок = ( b2 sin β cos β cos φ + b2 cos2 β sin β cos φ ) / ( 1 + cos β ) 
Sбок = b2 sin β cos β cos φ ( 1  + cos β ) / ( 1 + cos β ) 
Sбок = b2 sin β cos β cos φ

Откуда площадь полной поверхности пирамиды с равнобедренным треугольником в основании составит: 
S = Sбок + Sосн 
S = b2 sin β cos β cos φ + b2 cos2 β sin β cos φ / ( 1 + cos β )

Answer 2

Для нахождения площади боковой поверхности пирамиды с равнобедренным треугольным основанием с углом β при основании и радиусом вписанной окружности r, где две неравные боковые грани перпендикулярны к плоскости основания, а третья наклонена к ней под углом α, мы можем использовать следующую формулу:

S = 1/2 * p * L,

где S - площадь боковой поверхности, p - периметр основания, L - длина боковой грани.

Для начала найдем периметр основания равнобедренного треугольника. Пусть a - основание треугольника, h - высота, то периметр p = 2a + 2r.

Затем найдем длину боковой грани. Пусть c - высота боковой грани, тогда L = √(c^2 + r^2).

Теперь можем подставить значения в формулу и рассчитать площадь боковой поверхности пирамиды.