Для решения задачи нужно найти площадь поверхности и объём правильной пирамиды, основание которой является квадратом со стороной 10 см, а высота пирамиды составляет 12 см.
Шаг 1: Найти площадь основания
Основание пирамиды — это квадрат со стороной 10 см. Площадь квадрата вычисляется по формуле:
[ S_{\text{основания}} = a^2, ]
где ( a ) — сторона квадрата.
Подставим значение:
[ S_{\text{основания}} = 10^2 = 100 \, \text{см}^2. ]
Шаг 2: Найти апофему треугольника
Апофема пирамиды — это высота боковой грани, которая в данном случае является равнобедренным треугольником. Для нахождения апофемы сначала определим высоту этого треугольника, используя свойства прямоугольного треугольника, образованного высотой пирамиды, апофемой и половиной стороны основания.
Половина стороны основания:
[ \frac{a}{2} = \frac{10}{2} = 5 \, \text{см}. ]
Используем теорему Пифагора для нахождения апофемы ( l ):
[ l = \sqrt{h^2 + \left(\frac{a}{2}\right)^2} = \sqrt{12^2 + 5^2} = \sqrt{144 + 25} = \sqrt{169} = 13 \, \text{см}. ]
Шаг 3: Найти площадь боковой поверхности
Боковая поверхность пирамиды состоит из 4 равнобедренных треугольников. Площадь одного такого треугольника можно найти как половину произведения основания на высоту (апофему):
[ S_{\text{бок, один треугольник}} = \frac{1}{2} \times a \times l = \frac{1}{2} \times 10 \times 13 = 65 \, \text{см}^2. ]
Так как треугольников 4, полная боковая площадь будет:
[ S_{\text{бок}} = 4 \times 65 = 260 \, \text{см}^2. ]
Шаг 4: Найти полную площадь поверхности пирамиды
Полная площадь поверхности пирамиды равна сумме площади основания и боковой поверхности:
[ S{\text{общ}} = S{\text{основания}} + S_{\text{бок}} = 100 + 260 = 360 \, \text{см}^2. ]
Шаг 5: Найти объём пирамиды
Объём пирамиды вычисляется по формуле:
[ V = \frac{1}{3} \times S_{\text{основания}} \times h, ]
где ( h ) — высота пирамиды.
Подставим известные значения:
[ V = \frac{1}{3} \times 100 \times 12 = \frac{1200}{3} = 400 \, \text{см}^3. ]
Итог
Площадь поверхности пирамиды составляет 360 см², а её объём — 400 см³.