Для решения этой задачи можно использовать теорему Пифагора. Правильная четырехугольная пирамида имеет квадрат в основании и одинаковые боковые ребра, идущие от каждой вершины основания к вершине пирамиды.
Обозначим:
- ( h = 12 ) см — высота пирамиды (от вершины до центра основания)
- ( h_1 = 15 ) см — высота боковой грани (от вершины пирамиды до середины одной из сторон основания)
- ( l ) — боковое ребро пирамиды, которое нужно найти
- ( a ) — сторона основания квадрата
Центр основания квадрата является проекцией вершины пирамиды на плоскость основания, и этот центр также является центром вписанной и описанной окружности квадрата основания. Радиус описанной окружности квадрата основания равен половине диагонали квадрата, то есть ( R = \frac{a\sqrt{2}}{2} ).
Рассмотрим треугольник, образованный вершиной пирамиды, центром квадрата и серединой стороны квадрата (где стоит высота боковой грани). Этот треугольник прямоугольный, где:
- ( h_1 ) — гипотенуза
- ( h ) — один катет
- ( \frac{a\sqrt{2}}{2} ) — другой катет
Применим теорему Пифагора к этому треугольнику:
[ h_1^2 = h^2 + \left(\frac{a\sqrt{2}}{2}\right)^2 ]
[ 15^2 = 12^2 + \left(\frac{a\sqrt{2}}{2}\right)^2 ]
[ 225 = 144 + \frac{a^2}{2} ]
[ \frac{a^2}{2} = 81 ]
[ a^2 = 162 ]
[ a = \sqrt{162} = 9\sqrt{2} ] см
Теперь нам нужно найти боковое ребро ( l ). Оно формирует треугольник с высотой пирамиды ( h ) и половиной диагонали основания (радиусом описанной окружности ( R )):
[ l^2 = h^2 + R^2 ]
[ l^2 = 12^2 + \left(\frac{9\sqrt{2}}{2}\right)^2 ]
[ l^2 = 144 + \frac{81 \cdot 2}{2} ]
[ l^2 = 144 + 81 ]
[ l^2 = 225 ]
[ l = 15 ] см
Таким образом, боковое ребро пирамиды равно 15 см.