稿件来源:高途
| 8.3.1 棱柱、棱锥、棱台的表面积和体积题目答案及解析如下,仅供参考!
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$2$和$4$,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$A_{1}$作$A_{1}E//OO_{1}$交$AO$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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