из вершины С проводим СН параллельную ВД до пересечения с продолжением АД, получаем параллелограмм ДВСН, где ВД=СН=12, ВС=ДН=5. АН=АД+ДН=10+5=15
площадь треугольника АСН = площади трапеции АВСД, если проведем высоту с вершины С на АД то она = как высоте треугольника АСН так и высоте трапеции, а ВС+АД = АД+ДН
площадь АСН= корень(p x (p-a) x (p-b) x (p-c)), где р-полупериметр, остальное стороны
полупериметр= (АС+СН+АН)/2=(9+12+15)/2=18
площадьАСН=корень (18 х 9 х 6 х 3) = 54 = площадь трапеции АВСД
Сечение, проходящее через точки касания шара с основаниями и противоположными боковыми гранями - это равнобедренная трапеция, в которую вписана окружность диаметра H. Её основания - это "средние линии" квадратов в основаниях, то есть они равны m и n.
По свойству описанных четырехугольников, суммы противоположных сторон равны, то есть боковая сторона этой трапеции равна (m + n)/2;
Если в этой трапеции из вершины меньшего основания опустить высоту, то она отсечет от большего основания отрезок (m - n)/2; (считая от ближайшей вершины, второй отрезок равен (m + n)/2; )
Трапеция АВСД, АД=10, ВС=5, АС=9, ВД=12
из вершины С проводим СН параллельную ВД до пересечения с продолжением АД, получаем параллелограмм ДВСН, где ВД=СН=12, ВС=ДН=5. АН=АД+ДН=10+5=15
площадь треугольника АСН = площади трапеции АВСД, если проведем высоту с вершины С на АД то она = как высоте треугольника АСН так и высоте трапеции, а ВС+АД = АД+ДН
площадь АСН= корень(p x (p-a) x (p-b) x (p-c)), где р-полупериметр, остальное стороны
полупериметр= (АС+СН+АН)/2=(9+12+15)/2=18
площадьАСН=корень (18 х 9 х 6 х 3) = 54 = площадь трапеции АВСД
Можно выбрать такую систему единиц измерения длин, что сторона квадрата в нижнем основании усеченной пирамиды равна m, а в верхнем n;
Ясно, что высота пирамиды равна диаметру шара H = D;
Объем шара Vs = (4*π/3)*(D/2)^3 = (π/6)*D^3;
Объем усеченной пирамиды равен
V = (H/3)*(S1 + √(S1*S2) + S2) = (D/3)*(m^2 + m*n + n^2);
Vs/V = (π/2)*D^2/(m^2 + m*n + n^2);
то есть надо найти высоту пирамиды H = D.
Сечение, проходящее через точки касания шара с основаниями и противоположными боковыми гранями - это равнобедренная трапеция, в которую вписана окружность диаметра H. Её основания - это "средние линии" квадратов в основаниях, то есть они равны m и n.
По свойству описанных четырехугольников, суммы противоположных сторон равны, то есть боковая сторона этой трапеции равна (m + n)/2;
Если в этой трапеции из вершины меньшего основания опустить высоту, то она отсечет от большего основания отрезок (m - n)/2; (считая от ближайшей вершины, второй отрезок равен (m + n)/2; )
H^2 = ((m + n)/2)^2 - ((m - n)/2)^2 = m*n; осталось подставить.
Vs/V = (π/2)*(m*n)/(m^2 + m*n + n^2); это ответ.
если положить p = m/n; то
Vs/V = (π/2)*p/(p^2 + p + 1);