O 是等边三角形的中心。 三角形 ABC 是一个棱锥的底面。
顶点 X 垂直位于 O 的正上方,且 AX = 18 cm。

  1. (a)

    证明 OA 的长度为 4.619 cm(精确到 3 位小数)。

    答案

  2. (b)

    计算该棱锥的总表面积。

    答案 ... cm^2

  3. (c)

    该棱锥的一部分沿着三角形 PQR 被切下,其中 P 是 XC 上的一点,Q 是 AC 上的一点,R 是 BC 上的一点。

    PQ = 5 cm,QR = 4 cm 且 PR = 3.5 cm。
    求角 PQR。

    答案 ...°

  4. (d)

    已知比值 AQ : QC = 3 : 1。

    计算从 Q 观测 X 的仰角。

    答案 ...°

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完整解法

8(a)

1. Find the height of the equilateral triangle from vertex $B$ to side $AC$.

Let MM be the midpoint of ACAC.

Since ABCABC is equilateral, AB=AC=8 cmAB=AC=8\text{ cm} and AM=4 cmAM=4\text{ cm}.

In right-angled triangle ABMABM,
BM=82−42BM=\sqrt{8^2-4^2}
BM=64−16=48BM=\sqrt{64-16}=\sqrt{48}

2. Use the centre property of an equilateral triangle to find $OA$.

The centre OO of an equilateral triangle lies 23\dfrac{2}{3} of the way along the median from a vertex.

So
OA=23BMOA=\frac{2}{3}BM
OA=2348OA=\frac{2}{3}\sqrt{48}
OA=4.6188…OA=4.6188\ldots
OA=4.619 cmto 3 d.p.OA=4.619\text{ cm} \quad \text{to 3 d.p.}

答案

OA=4.619 cmOA = 4.619\text{ cm}, correct to 3 decimal places.

8(b)

1. Find the area of the equilateral triangular base $ABC$.

For equilateral triangle ABCABC, each side is 8 cm8\text{ cm}.

Height of the base triangle:
h=82−42=64−16=48h=\sqrt{8^2-4^2}=\sqrt{64-16}=\sqrt{48}

Area of base:
12×8×48=27.7128… cm2\frac12\times 8\times \sqrt{48}=27.7128\ldots\text{ cm}^2

2. Find the area of one triangular side face of the pyramid.

Each side face, for example triangle XACXAC, is isosceles with
XA=XC=18 cm,AC=8 cm.XA=XC=18\text{ cm},\quad AC=8\text{ cm}.

The perpendicular height of triangle XACXAC bisects ACAC, so half the base is 4 cm4\text{ cm}.

Height of one side face:
182−42=324−16=308\sqrt{18^2-4^2}=\sqrt{324-16}=\sqrt{308}

Area of one side face:
12×8×308=70.180… cm2\frac12\times 8\times \sqrt{308}=70.180\ldots\text{ cm}^2

3. Add the base area and the areas of the three congruent side faces.

Total surface area
=27.7128…+3(70.180…)=27.7128\ldots+3(70.180\ldots)
=238.253…=238.253\ldots

≈238 cm2\approx 238\text{ cm}^2

答案

238 cm2238\text{ cm}^2

8(c)

1. Apply the cosine rule to angle $PQR$.

In △PQR\triangle PQR, angle PQRPQR is opposite side PRPR.

Using the cosine rule,
PR2=PQ2+QR2−2(PQ)(QR)cos⁡∠PQRPR^2 = PQ^2 + QR^2 - 2(PQ)(QR)\cos \angle PQR
3.52=52+42−2(5)(4)cos⁡∠PQR3.5^2 = 5^2 + 4^2 - 2(5)(4)\cos \angle PQR

2. Solve for the angle $PQR$.

cos⁡∠PQR=52+42−3.522(5)(4)\cos \angle PQR = \frac{5^2+4^2-3.5^2}{2(5)(4)}
cos⁡∠PQR=25+16−12.2540=0.71875\cos \angle PQR = \frac{25+16-12.25}{40} = 0.71875
∠PQR=cos⁡−1(0.71875)=44.047…∘\angle PQR = \cos^{-1}(0.71875) = 44.047\ldots^\circ

So, to 1 decimal place,
∠PQR=44.0∘\angle PQR = 44.0^\circ

答案

44.0∘44.0^\circ

8(d)

1. Find $AQ$ and hence $OQ$ in the base triangle.

Since AC=8AC=8 cm and AQ:QC=3:1AQ:QC=3:1,
AQ=34×8=6 cm.AQ=\frac{3}{4}\times 8=6\text{ cm}.
From part (a), OA=4.619OA=4.619 cm and OO lies on the line of symmetry of the equilateral triangle. Hence OO is horizontally 44 cm from AA along ACAC and vertically above the midpoint of ACAC.

Since QQ is on ACAC and AQ=6AQ=6 cm, while the midpoint of ACAC is 44 cm from AA,
OQ=6−4=2 cm.OQ=6-4=2\text{ cm}.

2. Find the vertical height $XO$ of the pyramid.

Since XX is vertically above OO, XO⊥OAXO\perp OA.

In right-angled triangle XOAXOA,
XO2=AX2−OA2XO^2=AX^2-OA^2
XO=182−4.6192XO=\sqrt{18^2-4.619^2}
XO=17.397 cm  (approximately).XO=17.397\text{ cm}\;\text{(approximately)}.

3. Use the tangent ratio to find the angle of elevation from $Q$ to $X$.

Let the angle of elevation of XX from QQ be θ\theta.

In right-angled triangle XOQXOQ,
tan⁡θ=XOOQ\tan \theta=\frac{XO}{OQ}
tan⁡θ=17.3972.\tan \theta=\frac{17.397}{2}.

4. Evaluate the angle and round appropriately.

θ=tan⁡−1(17.3972)\theta=\tan^{-1}\left(\frac{17.397}{2}\right)
θ=83.44∘  (approximately).\theta=83.44^\circ\;\text{(approximately)}.

答案

76.3∘76.3^\circ

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