Для начала давайте разберёмся с основанием пирамиды, которым является равнобедренный треугольник (ABC). Даны следующие стороны: (AB = BC = 13 \text{ см}) и (AC = 10 \text{ см}).
Шаг 1: Найдём высоту треугольника (ABC)
Поскольку треугольник равнобедренный, высота (BD) из вершины (B) на основание (AC) будет также медианой и биссектрисой. Обозначим точку пересечения высоты с основанием как (D).
Поскольку (D) — середина (AC), то:
[ AD = DC = \frac{AC}{2} = \frac{10}{2} = 5 \text{ см} ]
Теперь, чтобы найти высоту (BD), применим теорему Пифагора в треугольнике (ABD):
[ AB^2 = AD^2 + BD^2 ]
[ 13^2 = 5^2 + BD^2 ]
[ 169 = 25 + BD^2 ]
[ BD^2 = 144 ]
[ BD = \sqrt{144} = 12 \text{ см} ]
Шаг 2: Площадь треугольника (ABC)
Площадь треугольника можно найти по формуле:
[ S = \frac{1}{2} \times AC \times BD ]
[ S = \frac{1}{2} \times 10 \text{ см} \times 12 \text{ см} ]
[ S = 60 \text{ см}^2 ]
Шаг 3: Найдём высоту пирамиды
Каждое боковое ребро пирамиды образует с её высотой угол 30 градусов. Пусть (H) — высота пирамиды, а (P) — вершина пирамиды.
Зная, что высота (H) и боковое ребро образуют угол 30 градусов, можем использовать тригонометрическое соотношение. Пусть (S) — длина бокового ребра.
[ \cos(30^\circ) = \frac{H}{S} ]
[ \cos(30^\circ) = \frac{\sqrt{3}}{2} ]
[ \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{H}{S} ]
[ H = S \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} ]
Шаг 4: Найдём длину бокового ребра (S)
Для нахождения (S) используем треугольник (BPC), где (BP = S), и (BD) является высотой, опущенной на основание (AC), и (P) — вершина пирамиды. В этом треугольнике (BPC) также действует теорема Пифагора:
[ BP^2 = BD^2 + DP^2 ]
[ S^2 = BD^2 + H^2 ]
Подставим значения:
[ S^2 = 12^2 + \left(S \cdot \frac{\sqrt{3}}{2}\right)^2 ]
[ S^2 = 144 + \left(\frac{\sqrt{3}}{2} S\right)^2 ]
[ S^2 = 144 + \frac{3}{4} S^2 ]
[ S^2 - \frac{3}{4} S^2 = 144 ]
[ \frac{1}{4} S^2 = 144 ]
[ S^2 = 144 \cdot 4 ]
[ S^2 = 576 ]
[ S = \sqrt{576} ]
[ S = 24 \text{ см} ]
Теперь можем найти высоту пирамиды (H):
[ H = 24 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} ]
[ H = 24 \cdot \frac{1.732}{2} ]
[ H = 24 \cdot 0.866 ]
[ H = 20.784 \text{ см} \approx 20.8 \text{ см} ]
Шаг 5: Объём пирамиды
Объём пирамиды вычисляется по формуле:
[ V = \frac{1}{3} \times S_{основания} \times H ]
[ V = \frac{1}{3} \times 60 \text{ см}^2 \times 20.8 \text{ см} ]
[ V = \frac{1}{3} \times 1248 \text{ см}^3 ]
[ V = 416 \text{ см}^3 ]
Таким образом, объём пирамиды составляет (416 \text{ см}^3).