Lai riigieksam 2025, ülesanne 10: Trapetsikujulise põhjaga püramiid
Püramiidi põhi on võrdhaarne trapets. Trapetsi pikem alus on 22 cm ja haar 8 cm ning teravnurk on 60∘. Püramiidi tipu projektsioon põhjal asub trapetsi lühema aluse keskpunktis. Püramiidi pikemad külgservad moodustavad põhjaga nurga 30∘. Arvutage püramiidi ruumala täpne väärtus.
Allikas: Matemaatika lai riigieksam 2025, ülesanne 10
Eksamil said tegijad selle ülesande eest keskmiselt 52,92% punktidest (Harno aruanne).
Valemikaart: täisnurkse kolmnurga seosed
sinα=ca,cosα=cb,tanα=ba
a on vastaskaatet,b la¨hiskaatet,c hu¨potenuus
Valemikaart: nelinurkade pindalad
Sristku¨lik=ab,Sro¨o¨pku¨lik=ah
Strapets=2a+b⋅h,Sromb=2d1d2
Valemikaart: pythagorase teoreem
a2+b2=c2
a,b on kaatetid,c on hu¨potenuus
Valemikaart: püramiidi ruumala
Sp on po˜hja pindala, H ko˜rgus
V=31SpH
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Alusta põhjast. Tõmba lühema aluse tipust kõrgus pikemale alusele. Seejärel leia, kui kaugel on tipu projektsioon pikema aluse tippudest.
1Samm 1Peidetud
1
Samm 1: Leia trapetsi kõrgus
Ruumala jaoks on vaja põhja pindala ja püramiidi kõrgust. Alustame põhjast. Tähistame trapetsi ABCD nii, et AD=22 cm on pikem alus ja BC lühem. Tõmbame tipust C kõrguse CK pikemale alusele. Tekib täisnurkne kolmnurk DKC, mille hüpotenuus on haar DC=8 cm ja nurk D=60∘.
Kõrgus h=CK on nurga D vastaskaatet, seega kasutame siinust.
sin60∘=8h
Avaldame h ja asendame sin60∘=23.
h=8⋅23=43 (cm)
22 cm8 cm60∘ABCDSE
Lohista, et pöörata
2Samm 2Peidetud
2
Samm 2: Leia lühem alus
Lõik DK on nurga D lähiskaatet, seega kasutame koosinust.
DK=8⋅cos60∘=8⋅21=4 (cm)
Võrdhaarse trapetsi lühem alus on mõlemast otsast 4 cm võrra lühem kui pikem alus.
BC=22−2⋅4=14 (cm)
22 cm60∘h=4314 cmABCDSEK
Lohista, et pöörata
Võrdhaarses trapetsis on mõlemad haarad sama kaldega, seega lõiguti DK=4 cm on ka teises otsas samasugune lõik.
3Samm 3Peidetud
3
Samm 3: Arvuta põhja pindala
Kirjutame trapetsi pindala valemi.
S=2a+b⋅h
Asendame alused 22 ja 14 ning kõrguse 43.
Sp=222+14⋅43=18⋅43=723(cm2)
22 cm60∘h=4314 cmSp=723ABCDSEK
Lohista, et pöörata
4Samm 4Peidetud
4
Samm 4: Leia pikema külgserva projektsioon
Tipu projektsioon E on lühema aluse BC keskpunkt, seega EB=EC=7 cm. Pikema aluse keskpunkt olgu F; lõik EF on risti alustega ja võrdub trapetsi kõrgusega 43 cm. Pikema aluse tippudeni jõuame täisnurksest kolmnurgast AFE.
Pool pikemast alusest.
AF=22:2=11 (cm)
Kasutame Pythagorase teoreemi kolmnurgas AFE, kus kaatetid on AF=11 ja EF=43.
AE=112+(43)2=121+48=169=13 (cm)
22 cm14 cm1113ABCDSEKF
Lohista, et pöörata
Külgserva projektsioon põhjal on lõik tipu projektsioonist E põhja tipuni. Mida pikem on projektsioon, seda pikem on külgserv (kõrgus on kõigil sama). Kuna AE=DE=13>7=BE=CE, on pikemad külgservad SA ja SD, ning nurk 30∘ on nende servade ja põhja vahel. (43)2=16⋅3=48.
5Samm 5Peidetud
5
Samm 5: Leia püramiidi kõrgus
Külgserv SA, selle projektsioon AE ja püramiidi kõrgus SE=H moodustavad täisnurkse kolmnurga AES, kus nurk SAE=30∘.
Kõrgus H on nurga A vastaskaatet ja AE lähiskaatet, seega kasutame tangensit.
tan30∘=13H
Avaldame H ja asendame tan30∘=33.
H=13⋅33=3133 (cm)
111330∘HABCDSEKF
Lohista, et pöörata
Nurk sirge ja tasandi vahel on nurk sirge ja selle projektsiooni vahel. Seepärast on nurk 30∘ just serva SA ja lõigu AE vahel.