| 8.3.1 棱柱、棱锥、棱台的表面积和体积 题目答案及解析

稿件来源:高途

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必修二

第八章 立体几何初步

8.3 简单几何体的表面积与体积

8.3.1 棱柱、棱锥、棱台的表面积和体积

正四棱台的上下底面边长分别为$2$$4$,侧棱长为$4$

$(1)$求它的表面积;

$(2)$求它的体积.

[["

$(1)$$20+12\\sqrt{15}$$(2)$$\\dfrac{28}{3}\\sqrt{14}$

"]]

如图:

$(1)$正四棱台$ABCD-A_{1}B_{1}C_{1}D_{1}$

等腰梯形$ABB_{1}A_{1}$的高为$\sqrt{{4}^{2}-{1}^{2}}=\sqrt{15}$

则等腰梯形$ABB_{1}A_{1}$的面积为$\dfrac{(2+4)}{2}\times \sqrt{15}=3\sqrt{15}$

$\therefore $ 正四棱台表面积为$S={2}^{2}+{4}^{2}+4\times 3\sqrt{15}=20+12\sqrt{15}$

$(2)$在正四棱台$ABCD-A_{1}B_{1}C_{1}D_{1}$中,点$O_{1}$$O$分别为上、下底面的中心,连接$OA$$O_{1}A_{1}$$OO_{1}$

可得$OA=2\sqrt{2}$${O}_{1}{A}_{1}=\sqrt{2}$

过点$A_{1}$$A_{1}E//OO_{1}$$AO$于点$E$,则$A_{1}E\perp$底面$ABCD$

进而得四边形$OEA_{1}O_{1}$为矩形,$OE={O}_{1}{A}_{1}=\sqrt{2}$

$\therefore AE=2\sqrt{2}-\sqrt{2}=\sqrt{2}$

$\therefore {A}_{1}E={O}_{1}O=\sqrt{A{ {A}}_{1}^{2}-A{E}^{2}}=\sqrt{14}$,即正四棱台的高为$\sqrt{14}$

$\therefore $ 正四棱台的体积为$V=\dfrac{1}{3}\times \sqrt{14}\times (4+16+\sqrt{4\times 16})=\dfrac{1}{3}\sqrt{14}\times (20+8)=\dfrac{28\sqrt{14}}{3}$

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