Для решения задачи необходимо рассчитать объем правильной четырехугольной пирамиды. Пирамида называется правильной, если в основании находится правильный многоугольник, а все боковые ребра равны. В данном случае основание — это квадрат со стороной ( a = 4\sqrt{2} ) см, а боковое ребро (высота боковой грани) равно ( 5 ) см.
Шаг 1: Найдем высоту пирамиды
Поскольку пирамида правильная, высота ( h ) опускается из вершины пирамиды на центр основания. Центр основания квадрата совпадает с точкой пересечения диагоналей. Диагональ квадрата ( d ) вычисляется по формуле:
[ d = a\sqrt{2} = 4\sqrt{2} \cdot \sqrt{2} = 8 \text{ см}. ]
Центр основания делит диагональ пополам, поэтому расстояние от центра до вершины квадрата будет:
[ \frac{d}{2} = \frac{8}{2} = 4 \text{ см}. ]
Теперь применим теорему Пифагора в треугольнике, образованном высотой пирамиды ( h ), половиной диагонали основания (4 см) и боковым ребром (5 см), чтобы найти высоту пирамиды ( h ):
[ h^2 + 4^2 = 5^2. ]
Решим уравнение:
[ h^2 + 16 = 25, ]
[ h^2 = 25 - 16, ]
[ h^2 = 9, ]
[ h = 3 \text{ см}. ]
Шаг 2: Найдем площадь основания
Площадь основания ( S ) — это площадь квадрата со стороной ( a ):
[ S = a^2 = (4\sqrt{2})^2 = 16 \times 2 = 32 \text{ см}^2. ]
Шаг 3: Вычислим объем пирамиды
Объем пирамиды ( V ) вычисляется по формуле:
[ V = \frac{1}{3} \times S \times h. ]
Подставим найденные значения:
[ V = \frac{1}{3} \times 32 \times 3 = 32 \text{ см}^3. ]
Таким образом, объем правильной четырехугольной пирамиды составляет ( 32 \text{ см}^3 ).