Задача 27048. Призма

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 35.5.7 Объём куба, прямоугольного параллелепипеда, пирамиды, призмы

В сосуд, имеющий форму правильной треугольной призмы, налили воду. Уровень воды достигает 80 см. На какой высоте будет находиться уровень воды, если ее перелить в другой такой же сосуд, у которого сторона основания в 4 раза больше, чем у первого? Ответ выразите в см.

В подтеме 51 задач
Разбор
Главная идея: При одинаковом объёме жидкости увеличение площади основания в 16 раз (из-за увеличения стороны в 4 раза) приводит к уменьшению высоты в 16 раз.

Объём правильной треугольной призмы вычисляется по формуле:

V=34a2HV = \frac{\sqrt{3}}{4}a^2 \cdot H

где aa — сторона основания, HH — высота призмы.

Вода — несжимаемая жидкость, поэтому её объём остаётся неизменным при переливании.

Первый сосуд: сторона основания a1a_1, высота воды H1=80H_1 = 80 см.

Vводы=34a1280V_{воды} = \frac{\sqrt{3}}{4}a_1^2 \cdot 80

Второй сосуд: сторона основания a2=4a1a_2 = 4a_1, высота воды H2H_2 — неизвестна.

Vводы=34(4a1)2H2=3416a12H2V_{воды} = \frac{\sqrt{3}}{4}(4a_1)^2 \cdot H_2 = \frac{\sqrt{3}}{4} \cdot 16a_1^2 \cdot H_2

Приравниваем объёмы:

34a1280=3416a12H2\frac{\sqrt{3}}{4}a_1^2 \cdot 80 = \frac{\sqrt{3}}{4} \cdot 16a_1^2 \cdot H_2

Сокращаем 34a12\frac{\sqrt{3}}{4}a_1^2:

80=16H280 = 16H_2

H2=8016=5 смH_2 = \frac{80}{16} = 5 \text{ см}

Высота уменьшилась в 16 раз, потому что площадь основания увеличилась в 42=164^2 = 16 раз.

Типичные ошибки

  • Забывают, что площадь треугольника зависит от квадрата стороны: если сторона увеличится в 4 раза, площадь увеличится в 16 раз, а не в 4 раза
  • Путают объём призмы с объёмом пирамиды и используют неправильную формулу с коэффициентом 1/3
  • Считают, что высота воды уменьшится в 4 раза, забывая про квадратичную зависимость площади основания от стороны

Ещё задачи этой подтемы