Подготовка к контрольной работе по математике

Вписанные и описанные многогранники
 Теорема о вписанной сфере треугольной пирамиды.

Треугольная пирамида имеет единственную вписанную сферу.

Доказательство
2
Рисунок 5.6.2.

В треугольной пирамиде ABCD проведем биссекторные плоскости ее двугранных углов с ребрами AB , AC и DC . Эти плоскости имеют единственную общую точку Q , что доказывается аналогично предыдущей теореме. Понятно, что точка Q равноудалена от всех граней пирамиды. Таким образом, установлено существование вписанной сферы, единственность которой доказывается опять-таки аналогично.

Теорема  5.8. 

Для того, чтобы пирамида была вписанной в сферу, необходимо и достаточно, чтобы ее основанием был вписанный в окружность многоугольник.

Следствие 5.9.1. 

Любая правильная пирамида является вписанной.

Теорема 5.9. 

Пусть центр сферы, описанной вокруг пирамиды, лежит на прямой, проходящей через высоту пирамиды. Тогда

    b 2  = 2 RH ,

    r 2  =  H (2 R  –  H ),

где R – радиус описанной сферы, H и b – соответственно высота и боковое ребро пирамиды, а r – радиус окружности, описанной вокруг основания пирамиды.

Доказательство

Чертеж 5.6.1.

Пусть PO – высота пирамиды, O' – центр описанной сферы (чертеж 5.6.1). Поскольку O'     PO , то O – центр окружности, описанной вокруг основания пирамиды. PK – диаметр описанной сферы, Δ APK – прямоугольный. Согласно свойствам прямоугольного треугольника, имеем:

    AO 2  =  PO  ·  KO , или r 2  =  H (2 R  –  H );

    PA 2  =  PK  ·  KO , или b 2  = 2 RH .


Метод вспомогательных секущих плоскостей