Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 76, §2 Пирамида
№249. В пирамиде все боковые рёбра равны между собой. Докажите, что: а) высота пирамиды проходит через центр окружности, описанной около основания; б) все боковые рёбра пирамиды составляют равные углы с плоскостью основания.
✎ Запись в тетрадь
Дано:PA1A2…An — пирамида; PA1=PA2=…=PAn; PO⊥(A1A2…An)
Доказать:а) O — центр описанной окружности; б) ∠PA1O=∠PA2O=…
PO⊥(A1A2…An) ⇒
△POAi — прямоугольные,
∠O=90∘.
1 Катет
PO общий, гипотенузы
PAi равны ⇒
△POA1=△POA2=…=△POAn.
2а)
OA1=OA2=…=OAn ⇒
O — центр описанной окружности.
3 б)
OAi — проекция
PAi на плоскость основания ⇒
∠PAiO — угол ребра с плоскостью.
4 Из равенства треугольников
∠PA1O=∠PA2O=…=∠PAnO.
4Ответ: доказано.
Пояснение
Идея. Высота пирамиды и проекции боковых рёбер на основание образуют набор прямоугольных треугольников. Рёбра равны по условию, высота у всех общая — значит, треугольники равны, а из равенства получаем и равные расстояния до вершин, и равные углы.
- 1PO перпендикулярна плоскости основания, поэтому перпендикулярна любой прямой в ней, в том числе OAi. Треугольники прямоугольные с гипотенузами PAi.
- 2Признак равенства прямоугольных треугольников по гипотенузе и катету. Соответственные стороны: OA1=OA2=… и соответственные углы: ∠PAiO равны.
- 3Точка, равноудалённая от всех вершин многоугольника, — центр описанной окружности: окружность с центром O и радиусом OA1 проходит через все вершины основания.
- 4Углом между наклонной и плоскостью называют угол между наклонной и её проекцией на плоскость. Проекция PAi — отрезок OAi.