Высота правильной треугольной призмы ABCA1B1C1 равна 12. Сфера радиуса касается всех боковых граней призмы. На отрезках AA1 и BB1 выбраны соответственно точки K и L такие, что KL и AB — параллельны, а плоскости KBC и LA1C1 касаются сферы Найдите объём призмы и длину отрезка AK.
Поскольку сфера радиуса r касается всех боковых граней призмы, то в основания призмы можно вписать окружности того же самого радиуса Значит, сторона основания равна площадь основания
объём призмы равен
Из того, что призма правильная, а сфера касается всех её граней, следует, что плоскость LAC также касается сферы; при этом точки касания сферы с плоскостями LAC и лежат на отрезках LQ и где точки Q и — середины ребер AC и
Рассмотрим плоскость прямоугольника Обозначим центр окружности получающейся в сечении сферы данной плоскостью, через O, а точки касания отрезков LQ и с окружностью — G, P и J соответственно. Высота LH треугольника равна высоте треугольника, лежащего в основании призмы, то есть
Запишем площадь треугольника двумя способами: и
где p — полупериметр треугольника Следовательно, Обозначим тогда
Значит, Тогда формула Герона даёт, что откуда
Подставляя значение радиуса из условия, получаем уравнение следовательно, или
Тогда или а так как
то или Остаётся заметить, что
Ответ: или