Какова площадь сечения плоскости, проходящей через правильный тетраэдр со стороной 7, если известно, что отношение объемов образовавшихся 2 фигур 34:123? Известно, что меньшая фигура треугольная пирамида.
Для решения этой задачи можно воспользоваться свойствами объемов и сечений тетраэдра.
Вычислим объем правильного тетраэдра со стороной 7. Объем V можно найти по формуле:
[ V = \frac{a^3}{6\sqrt{2}}, ]
где (a) — длина ребра тетраэдра. Подставим значение:
[ V = \frac{7^3}{6\sqrt{2}} = \frac{343}{6\sqrt{2}}. ]
Обозначим общий объем тетраэдра как (V_0) и объем меньшей фигуры (треугольной пирамиды) как (V_1). Объем большей фигуры (которая остается после сечения) будет (V_2).
Согласно условию, форматотношение их объемов:
[ \frac{V_1}{V_2} = \frac{34}{123}. ]
Затем введем отношение:
[ V_1 = 34k, ] [ V_2 = 123k, ]
где (k) — некоторый коэффициент. Общий объем тетраэдра составит:
[ V_0 = V_1 + V_2 = 34k + 123k = 157k. ]
Теперь подставим известный объем правильного тетраэдра:
Определим площадь сечения тетраэдра. Сечение тетраэдра может быть представлено как треугольником, если оно проходит через три вершины или как треугольной пирамидой, если сечение проходит через одну из вершин и середины противоположных ребер.
Объемы пропорциональны площадям оснований на одинаковой высоте, поэтому:
Для решения этой задачи можно воспользоваться свойствами объемов и сечений тетраэдра.
Вычислим объем правильного тетраэдра со стороной 7. Объем V можно найти по формуле:[
V = \frac{a^3}{6\sqrt{2}},
]
где (a) — длина ребра тетраэдра. Подставим значение:
[
Обозначим общий объем тетраэдра как (V_0) и объем меньшей фигуры (треугольной пирамиды) как (V_1). Объем большей фигуры (которая остается после сечения) будет (V_2).V = \frac{7^3}{6\sqrt{2}} = \frac{343}{6\sqrt{2}}.
]
Согласно условию, форматотношение их объемов:
[
\frac{V_1}{V_2} = \frac{34}{123}.
]
Затем введем отношение:
[
V_1 = 34k,
]
[
V_2 = 123k,
]
где (k) — некоторый коэффициент. Общий объем тетраэдра составит:
[
Теперь подставим известный объем правильного тетраэдра:V_0 = V_1 + V_2 = 34k + 123k = 157k.
]
[
157k = \frac{343}{6\sqrt{2}}.
]
Таким образом, (k) выражается как:
[
Теперь найдем объем меньшей фигуры (V_1):k = \frac{343}{157 \cdot 6\sqrt{2}}.
]
[
Определим площадь сечения тетраэдра. Сечение тетраэдра может быть представлено как треугольником, если оно проходит через три вершины или как треугольной пирамидой, если сечение проходит через одну из вершин и середины противоположных ребер.V_1 = 34k = 34 \cdot \frac{343}{157 \cdot 6\sqrt{2}} = \frac{11662}{157 \cdot 6\sqrt{2}}.
]
Объемы пропорциональны площадям оснований на одинаковой высоте, поэтому:
[
Теперь, для нахождения площади (S_0) тетраэдра со стороной 7, используем:\frac{S_1}{S_0} = \frac{V_1}{V_0} = \frac{34k}{157k} = \frac{34}{157}.
]
[
S_0 = \frac{\sqrt{3}}{4}a^2 = \frac{\sqrt{3}}{4}(7^2) = \frac{\sqrt{3}}{4} \cdot 49 = \frac{49\sqrt{3}}{4}.
]
Площадь сечения (S_1) будет:
[
S_1 = S_0 \cdot \frac{34}{157} = \frac{49\sqrt{3}}{4} \cdot \frac{34}{157} = \frac{1666\sqrt{3}}{628}.
]
Сократим дробь:
[
S_1 = \frac{833\sqrt{3}}{314}.
]
В итоге, площадь сечения плоскости через правильный тетраэдр составляет:
[
S_1 = \frac{833\sqrt{3}}{314}.
]